在人工湿地中,除磷主要依靠填料本身对磷的物理和化学作用,填料除磷量大约占总除磷量的80%以上。天然沸石价格低廉、易得、比表面积大、孔隙率大、化学和物理稳定性好,在人工湿地中应用广泛。研究表明,以沸石为基质构建的人工湿地系统对水体有机物和氨氮有很好的去除效果。天然沸石对磷的饱和吸附量为0.03 mg/g,与无烟煤、煤渣、钢渣、石灰石和海绵铁等相比,除磷能力较弱,这限制了沸石在人工湿地处理含磷污水中的应用。

沸石经过改性后,除磷效果明显提升,常用的沸石改性方法为酸改性、盐改性和热改性等,主要是改变沸石的结构和成分组成,使其具备更好的除磷能力。目前,关于沸石改性除磷的研究集中于吸附和离子交换技术领域。在已开展的人工湿地沸石填料改性除磷研究中,以铝盐和钙盐改性人工湿地填料的研究居多,对于铁盐改性人工湿地填料的研究较少。

三氯化铁改性的沸石除磷技术-国投盛世

在25 ℃室温下,分别取5g改性沸石和原始沸石,投加到50mL质量浓度为10mg/L的含磷水样中,于水浴恒温振荡器中,恒温(25 ℃)振荡,每隔0.5 h测定溶液中的磷含量,直至溶液磷含量趋于稳定,研究时间对改性前、后沸石除磷过程和效果的影响。分别取质量为1g、2g、3g、4g、5g、6g和7g的改性沸石,加入50 mL质量浓度为10 mg/L的磷酸盐溶液,于水浴恒温振荡器中,恒温振荡18h,测定其除磷效果,研究填料投加量对除磷效果的影响。取5 g改性沸石,投加到50 mL质量浓度分别为5 mg/L、10 mg/L、30 mg/L和50 mg/L的含磷水样中,于水浴恒温振荡器中,恒温振荡,分别在0.5 h、1 h、2 h、4 h、6 h、8 h和18 h后,测定溶液中的磷含量,研究进水中的磷含量对沸石除磷效果的影响。

三氯化铁改性的沸石除磷技术-国投盛世

研究认为,吸附和沉淀作用是人工湿地填料最主要的除磷方式。前期实验通过酸处理初步清除了沸石孔穴和孔道的SiO2和有机物等杂质,使沸石孔穴和孔道得到疏通,增加基质吸附活性,在一定程度上有助于磷的吸附。