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改性人工湿地沸石基质除磷技术研究

发布时间:2020-03-30     浏览次数:1178

工业废水、农用化肥、生活污水及家畜禽类粪便排放导致的水体氮磷等营养物质过剩是藻类等水生生物大量暴发生长繁殖产生水体富营养化的主要因素之一有研究表明只有在磷含量充足的情况下氮才有可能成为控制藻类生长的决定性因素。人工湿地技术作为污水除磷廉价而有效的技术,其基质在磷素污染物净化方面起着重要的作用

 

 

近十余年国内外学者开展了众多研究以寻找高效净化磷素的天然基质, 沸石、无烟煤、陶粒、石灰石、废砖块、黄铁矿-石灰石、砾石、海蛎壳、火山岩、海沙、钢渣等其中沸石是一种具有硅铝酸盐骨架结构的物质其内部含有可用于交换阳离子的通道以及空洞, 因此沸石表现出良好的氨氮净化效果但其除磷效果却难以得到进一步的提升

 

 

阴离子型层状双羟基氢氧化物( layered doublehydroxidesLDHs) 是由带正电荷的金属氢氧化物层和层间填充可交换阴离子所构成的层柱状化合物具有层间阴离子可交换性等特点其较大的比表面积以及具有比阴离子交换树脂更高的离子交换能力近年来已广泛应用于复合材料、催化、环境治理、污水处理等领域特别是针对主要以阴离子形态存在的水体污染物的净化但由于LDHs 单体粉末状的形态, 将其应用于人工湿地吸附水体污染物, 将面临颗粒小、比重低以及后期难以实现固液分离等问题因此可考虑将其覆膜于沸石基质表面以发挥其功能, 增强沸石基质对磷素的去除效果, 提高沸石基质的除磷脱氮功能

 

 

通过试验比较来看,对比 3 种改性沸石与原始沸石主要化学成分的质量分数差异可以发现, FeZn-LDHs 改性沸石的 Fe2O3 质量分数增加了 0. 300%ZnOCl的质量分数由原 始沸石的未检出变为0. 510%0. 540% CoZn-LDHs AlZn-LDHs改性沸石的组成成分变化规律也与此类似ZnO Cl 均由原始沸石的未检出变化为具有一定质量分数说明采用氯化物进行的 Zn-LDHs 覆膜改性原始沸石, 相对应地增加了改性所用某些特定化学元素的质量分数结合 FE-SEM 表征覆膜改性后原始沸石基质表面发生的变化结果可判定Zn-LDHs 覆膜于原始沸石表面

 

 

另外,通过图中可知, FeZn-LDHs 改性沸石外其它两种改性沸石和原始沸石对SRP 的去除均波动较大有学者指出当基质中含有较多的游离态氧化铁(氧化铝) 或者胶体氧化铁(氧化铝) 其所能固定的 Fe-P ( Al-P) 也越多因此基质对磷素的去除也得以提升本实验中对原始沸石基质采用FeZn-LDHs 改性后,原始沸石 Fe2O3 质量分数增加使得 FeZn-LDHs 改性沸石对磷酸盐去除的提升幅度最大因此相对于其它两种改性方式而言, 采用FeZn-LDHs 覆膜改性的方式对磷酸盐去除的提升幅度更大改性作用也更为明显且处理效果稳定