改性工業(yè)廢渣基復配材料的除磷特性研究.pdf

1、磷是地球上維系生命的主要元素之一，也是構成生物體并參與新陳代謝過程必不可少的元素，同時磷也是引起水體富營養(yǎng)化的關鍵物質(zhì)。近年來，河流、湖泊、海洋等水域的水質(zhì)日益惡化，富營養(yǎng)化現(xiàn)象時有發(fā)生，對湖泊、水庫等封閉水體的影響尤為嚴重。因此，研究開發(fā)經(jīng)濟、高效的除磷材料是當今削減磷排放、控制水域富營養(yǎng)化的一個重點研究方向。本文主要研究成果如下:
　　(1)在課題組前期研究的基礎上，選用鹽酸、氫氧化鈉、氯化鐵三種改性劑和高溫活化的方法分別對粉

2、煤灰和鋼渣兩種基材進行改性，再以高效復合除磷材料(EPRC)的最佳配比，通過一定工藝，制得改性型EPRC，并確定了改性工業(yè)廢渣基復配材料除磷的適宜操作條件:分別將50g粉煤灰和鋼渣加入200mL含F(xiàn)e3+濃度為0.05mol/L的氯化鐵溶液進行改性，隨后使用制得的復配材料1g處理250mL含磷5mg/L的模擬廢水，在反應開始后30h左右，吸附基本達到平衡，溶液中殘余磷濃度均在0.1mg/L左右，處理后廢水達到排放標準，結果表明經(jīng)氯化鐵改

3、性后制得的EPRC除磷效果最好。
　　(2)通過靜態(tài)吸附試驗，研究改性型EPRC的除磷性能，并與此前研究的非改性型EPRC進行對比。結果表明，改性型EPRC對磷的吸附符合Langmuir方程，其對磷的吸附為吸熱過程，且反應是自發(fā)進行的。35℃時，0.5cm改性型EPRC的最大飽和吸附量高達6.95mg/g，比非改性型EPRC提高了104.4％。改性型EPRC對磷的吸附符合準二級動力學模型，相關系數(shù)均大于0.98，而非改性型EPRC

4、對磷的吸附更符合準一級動力學模型。粒徑越小，材料吸附效果越好;材料投加量與磷的去除率成正相關;溶液pH對改性型EPRC的吸附效果影響不大;改性型EPRC對氨氮也有一定去除效果，氨氮濃度增加，改性型EPRC對磷的吸附量基本不受影響。在溶液初始磷濃度為5mg/L時，滿足達標排放的材料最佳投加量為2.0g/250mL，而非改性型EPRC的最佳投加量為3.5g/250mL。
　　(3)通過填料柱動態(tài)吸附試驗，確定了在一定工況下（起始磷濃度

5、5mg/L、進水流速1.5mL/min、填料質(zhì)量100g）粒徑為0.5cm改性型EPRC吸附柱的穿透時間為70天，相比非改性型EPRC吸附柱的45天有了很大提高。同時研究了材料粒徑、吸附柱填料量、進水流速、起始磷濃度等因素對吸附柱穿透時間的影響，結果表明:粒徑越小，吸附容量越大，穿透時間越長，這與之前靜態(tài)試驗的結果一致;吸附柱中填料用量越大，穿透時間越長，但過量填充材料會造成出水流速降低甚至管道堵塞而不出水;進水流速越快，穿透時間越短，

6、而流速過小會造成出水速度慢，吸附柱內(nèi)液相縱向返混嚴重，對吸附不利;進水磷濃度越高，穿透時間也越短。出水pH隨著時間的推移呈下降趨勢，可以作為一項間接表示除磷特征的指標。
　　(4)研究了改性型EPRC的安全性問題，并探討了材料的最終處置。結果表明，改性型EPRC處理尾水中重金屬含量(Cu、Zn)均達到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB-3838-2002)Ⅱ類水質(zhì)要求。改性型EPRC材料穩(wěn)定性好，在清水和熱水中的脫附率均很低(＜1％)