過(guò)氧化鈣對(duì)水中低濃度磷的去除性能

過(guò)氧化鈣對(duì)水中低濃度磷的去除性能熊鑫;柯凡;李勇;李文朝;潘繼征;張洪;高亞【摘要】針對(duì)水體中低濃度磷深度凈化問(wèn)題,以過(guò)氧化鈣為吸附劑,采用等溫吸附、吸附熱力學(xué)模型和吸附動(dòng)力學(xué)模型的方法開(kāi)展其對(duì)磷酸鹽吸附特性的研究,討論pH、共存陰離子對(duì)其除磷過(guò)程的干擾能力.結(jié)果表明：(1)過(guò)氧化鈣對(duì)磷酸鹽的吸附等溫線方程符合Langmuir方程,過(guò)氧化鈣對(duì)磷酸鹽的最大吸附量為381.7mg/g(25°C);(2)過(guò)氧化鈣在除磷過(guò)程中系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)AGOvO^HOvO,即過(guò)氧化鈣對(duì)磷的吸附作用是一個(gè)自發(fā)的放熱過(guò)程;(3)二級(jí)反應(yīng)速率方程可精準(zhǔn)地描述過(guò)氧化鈣的吸附行為，其吸附速率隨著溶液中磷酸鹽濃度的升高而升高，經(jīng)過(guò)4min即可達(dá)到吸附平衡；(4)過(guò)氧化鈣在pH=8時(shí)除磷效果達(dá)到最佳；(5)高濃度倍數(shù)的共存陰離子中,CO2-3對(duì)過(guò)氧化鈣除磷影響最大，在10倍濃度下可造成吸附量減少14.7%.%Aimingattheadvancedpurificationoflowconcentrationofphosphorusinnaturalwater,theadsorptionofphosphatebyCaO2wasstudiedusingthemodelsofadsorptionkineticsandadsorptionisotherm,andtheinfluenceofdifferentoperatingparame-tersonthephosphorusremovalwasinvestigated.Theresultsshowedthat:(1)TheexperimentaldatafortheprocessofphosphateuptakeontoCaO2fittheLangmuirisothermmode,andthemaximumadsorptioncapacitywas381.7mg/g(25C).(2)Thermo-dynamicparametersintheprocessofphosphorusremovalareAGOvOandAHOvO,whiletheprocesswasaspontaneousexother-micone.(3)TheadsorptionperformanceofCaO2wasevaluatedbythepseudo-second-orderreactionrateequation,whenthead-sorptionrateincreasedwiththeincreasingconcentrationofphosphateinthesolution,andtheadsorptivereactionreachedequilibri-umin4minutes.(4)TheoptimizedeffectofphosphorusremovalwasobtainedatpH=8.(5)Amongthehighconcentrationsofcoexistinganions,theCO2-3expressedthegreatestinfluenceonphosphorusremovalofCaO2andcouldmaketheadsorptioncapaci-tyreduce14.7%undertheconcentrationof10times.期刊名稱(chēng)】《湖泊科學(xué)》年(卷),期】2015(000)003【總頁(yè)數(shù)】9頁(yè)(P493-501)【關(guān)鍵詞】過(guò)氧化鈣;磷酸鹽;除磷;低濃度【作者】熊鑫;柯凡;李勇;李文朝;潘繼征;張洪;高亞【作者單位】蘇州科技學(xué)院，蘇州215009;中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京210008;蘇州科技學(xué)院，蘇州215009;中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京210008;中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京210008;蘇州科技學(xué)院，蘇州215009;蘇州科技學(xué)院，蘇州215009【正文語(yǔ)種】中文近年來(lái)我國(guó)大量湖泊呈不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，水質(zhì)惡化、生態(tài)結(jié)構(gòu)破壞，影響了水體的生態(tài)平衡［1］.磷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要控制因子之一［2］，滇池全湖平均總磷濃度為0.23mg/L，局部地區(qū)可高達(dá)0.51mg/L［3］，巢湖平均總磷濃度為0.24mg/L［4］，澄湖平均總磷濃度為0.23mg/L［5］，雖然這些富營(yíng)養(yǎng)化水體中的磷仍遠(yuǎn)低于生活污水，但是依據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)，滇池和巢湖都屬于劣V類(lèi)水，僅太湖屬于IV類(lèi)水，因此有必要控制或削減此類(lèi)水體中的磷濃度，提高其水質(zhì)等級(jí).磷在水體中的主要存在形式為顆粒態(tài)和溶解態(tài).顆粒態(tài)磷通過(guò)沉降、過(guò)濾等方法較易去除；溶解態(tài)磷包括正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷，聚磷酸鹽和有機(jī)磷在酸性條件下會(huì)水解為正磷酸鹽，因此在除磷過(guò)程中，主要考慮對(duì)正磷酸鹽的去除［6］.目前用于去除水體中低濃度磷的方法主要有生物法、吸附法和化學(xué)法等.生物除磷技術(shù)主要包括人工濕地和A/0處理工藝等?人工濕地在應(yīng)用過(guò)程中易受氣候影響，基質(zhì)易堵塞，對(duì)低濃度磷污染的自然水體凈化效果不明顯，而A/0處理工藝靈活、穩(wěn)定性差，易發(fā)生污泥膨脹［7］.吸附法主要是依靠吸附劑與污水中磷之間的物理化學(xué)反應(yīng)來(lái)達(dá)到將磷從廢水中分離開(kāi)來(lái)的目的.Zhu［8］采用回轉(zhuǎn)窯用1200工燒成的球狀陶粒做了吸收磷的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明其最大吸附量為3.465mg/g.Xiong等［9］利用泥煤進(jìn)行除磷，研究表明該吸附劑最大除磷量為8.91mg/g.吸附法中常用的吸附劑在除磷時(shí)吸附容量有限、易飽和，需要頻繁更換［10-11］.化學(xué)法則常用鋁鹽和鐵鹽等金屬鹽進(jìn)行絮凝除磷［12-13］.而目前國(guó)際上由于鑭化合物與鋯化合物的吸附量較大成為熱門(mén)的研究除磷材料.Zha。等［14］研究發(fā)現(xiàn)鑭-銅復(fù)合氧化物比鐵鹽和鋁鹽有更高的除磷能力，實(shí)驗(yàn)表明吸附劑最大吸附量為63.88mg/g.Rodrigues等［15］研究發(fā)現(xiàn)，氫氧化鋯是一種吸附性能好、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好的固體吸附劑，其最大吸附量為61mg/g.雖然鑭化合物與鋯化合物的吸附量比傳統(tǒng)吸附法和生物法要大，但是價(jià)格較為昂貴.因此為了去除自然水體中的低濃度磷，急需尋找一種除磷能力強(qiáng)、成本較低并且無(wú)毒無(wú)害的除磷材料.在自然水體中，磷酸鹽會(huì)隨著pH的變化發(fā)生相應(yīng)的水解和電離，自然水體pH大多在6.0-9.0之間，磷酸鹽的主要存在形態(tài)為和［16-17］.Madsen等［18脂出，當(dāng)水體pH值大于9.5時(shí)，磷酸根離子主要以存在，Ca2+與容易形成非晶體的磷酸鈣沉淀，所生成的磷酸鈣可進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的羥基磷酸鈣沉淀，它是自然界中最難溶的化合物之一，溶度積Ksp=6.8x10-37［19-20］.且鈣離子與磷酸根在堿性條件下結(jié)合形成羥基磷酸鈣的現(xiàn)象在自然界是普遍存在的.Strang等［21］在研究含石灰石濾池的穩(wěn)定塘系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定塘中磷的去除主要是通過(guò)與Ca2+反應(yīng)生成沉淀，經(jīng)分析塘底部沉淀物質(zhì)中的鈣磷比例證實(shí)該沉淀是羥基磷酸鈣Ke等［22］在研究人工濕地中沉水植物深度除磷時(shí)發(fā)現(xiàn)，沉水植物的強(qiáng)光合作用提高了水中的pH，磷酸鹽與Ca2+在堿性條件下反應(yīng)生成羥基磷酸鈣?這些對(duì)堿性條件下鈣離子除磷機(jī)理的研究說(shuō)明吸附劑若能同時(shí)提供堿性條件和鈣離子，將可能具有較好的除磷效果?過(guò)氧化鈣CaO2是一種難溶于水的無(wú)毒無(wú)害、兼具釋氧性和氧化性的環(huán)境友好型無(wú)機(jī)過(guò)氧化物［23-24］?同時(shí)CaO2在水中會(huì)緩慢地與水體發(fā)生反應(yīng)釋放出氧氣、氫氧根以及鈣離子，不會(huì)產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)物，對(duì)周?chē)沫h(huán)境影響很小，并且釋放出的氫氧根會(huì)導(dǎo)致水體的pH呈弱堿性，能讓鈣離子更好地與磷酸根反應(yīng)［25］.因此本文將采用過(guò)氧化鈣作為吸附劑進(jìn)行研究.本文主要通過(guò)以下幾個(gè)方面開(kāi)展CaO2對(duì)磷酸鹽吸附特性研究：(1)考察CaO2對(duì)磷的吸附等溫線，確定其最大吸附量；(2)考察溫度對(duì)CaO2除磷效果的影響，建立吸附熱力學(xué)模型；(3)研究CaO2在不同濃度下的除磷速率，建立吸附動(dòng)力學(xué)模型；⑷探討pH和共存陰離子對(duì)CaO2除磷效果的影響.實(shí)驗(yàn)材料與儀器CaO2粒度通過(guò)英國(guó)Malvem出廠的MastSizer2000型激光粒度分析儀進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖1所示，粒度中值為52.481pm,粒度主要集中在7.586~158.489pm,粒度峰值為60.256~69.183pm.pH采用梅特勒-托利多實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)(FE20)測(cè)定，吸光度采用752紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定，震蕩過(guò)程采用HZ-9511K恒溫震蕩器來(lái)完成，磷酸鹽采用鉬酸銨分光光度法測(cè)定［26］.實(shí)驗(yàn)方法1.2.1吸附劑對(duì)磷酸鹽的等溫吸附研究分別稱(chēng)取0.05gCaO2放入7個(gè)250ml的錐形瓶中，依次加入50、100、150、200、250、300、400mg/L的KH2PO4溶液50ml?然后置于恒溫?fù)u床中以140轉(zhuǎn)/min在25°C下震蕩24h,待震蕩完成后在3000轉(zhuǎn)/min下離心5min,最后測(cè)定上清液中磷酸鹽的濃度.CaO2的吸附量按式(1)來(lái)計(jì)算：式中,Qt為t時(shí)刻吸附劑對(duì)磷的吸附量(mg/g),C0為磷的初始質(zhì)量濃度(mg/L),Ct為t時(shí)刻上清液磷的質(zhì)量濃度(mg/L),V為溶液體積(L),m為吸附劑的質(zhì)量(g).在溫度恒定的條件下，吸附劑對(duì)磷酸鹽的吸附現(xiàn)象采用Langmuir(式2)和Freundlich(式3)模型進(jìn)行擬合，來(lái)表征其表面吸附量以及溶質(zhì)平衡濃度之間的關(guān)系.式中，Ce是溶液中磷的平衡質(zhì)量濃度(mg/L),qe是吸附劑吸附平衡的能力(mg/g),qmax是吸附劑吸附磷的理論最大能力(mg/g),KL是吸引力常數(shù)(L/mg),Kf(mg/g)和n是Freundlich常數(shù).1.2.2吸附劑對(duì)磷酸鹽的吸附熱力學(xué)分別稱(chēng)取0.05gCaO2放入7個(gè)250ml的錐形瓶中，依次加入50、100、150、200、250、300、400mg/L的KH2PO4溶液50ml.然后置于恒溫?fù)u床中以140轉(zhuǎn)/min震蕩24h,待震蕩完成后在3000轉(zhuǎn)/min下離心5min,最后測(cè)定上清液中磷酸鹽的濃度?改變溫度(5、25、40C)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn).CaO2對(duì)磷酸鹽的吸附熱力學(xué)參數(shù)通過(guò)式(4)、(5)、(6)來(lái)計(jì)算：式中,AS0.AH0和4G0分別是吸附過(guò)程中的熵變、焓變和吉布斯自由能；R是氣體常數(shù)，為8.314;T是溫度(K).1.2.3吸附劑對(duì)磷酸鹽的吸附動(dòng)力學(xué)分別稱(chēng)取0.005gCaO2放入3個(gè)1000ml的錐形瓶中和0.5gCaO2放入1000ml的錐形瓶中，依次加入0.5、1、5、100mg/L的KH2PO4溶液500ml，然后置于恒溫?fù)u床中以140轉(zhuǎn)/min進(jìn)行連續(xù)震蕩.隔1、2、3、4、5、7、10、15、20、25、30、40、50、60、90、120min后，通過(guò)水系針頭濾器(13mmx0.45pm)從錐形瓶中抽取1ml并過(guò)濾定容到25ml，測(cè)定溶液液中磷的濃度.CaO2對(duì)磷酸鹽的吸附動(dòng)力學(xué)采用Pseudo-first-order(式刀和Pseudo-second-order(式8)模型擬合：式中，qe(mg/g)和qt(mg/g)分別是吸附量平衡時(shí)和吸附時(shí)間t時(shí)刻的吸附含量，k1(min-1)是Pseudo-first-order的吸附速率常數(shù)，k2(mg/?min))是Pseudo-second-order的平衡速率常數(shù).1.2.4pH值對(duì)吸附劑除磷性能的影響分別稱(chēng)取0.005gCaO2放入8個(gè)250ml的錐形瓶中，依次加入1mg/L的KH2PO4溶液500ml.用0.1mol/L的NaOH和0.01mol/L的HCl溶液將初始溶液的pH值調(diào)至4、5、6、7、&9、10、11.然后置于恒溫?fù)u床中以140轉(zhuǎn)/min進(jìn)行連續(xù)震蕩吸附?溫度25工下震蕩24h,待震蕩完成后在3000轉(zhuǎn)/min下離心5min,最后測(cè)定上清液中磷的濃度.1.2.5共存陰離子對(duì)吸附劑除磷效果的影響將0.05gCaO2投入到50ml含干擾離子的含磷酸鹽吸附液中(其中磷酸鹽濃度為200mg/L，干擾離子濃度為200mg/L和2000mg/L)，并設(shè)置空白對(duì)照組?然后置于恒溫?fù)u床中以140轉(zhuǎn)/min進(jìn)行連續(xù)震蕩吸附?溫度25工震蕩24h，待震蕩完成后在3000轉(zhuǎn)/min下離心5min,最后測(cè)定上清液中磷的濃度?其中干擾離子包括F-、Cl-、、和，干擾離子主要通過(guò)鈉鹽(NaF、NaCl、NaNO3、Na2SO4、Na2CO3)的形式投加到吸附液中.吸附劑對(duì)磷酸鹽的等溫吸附擬合曲線CaO2在5、25、40°C下的吸附等溫線如圖2a所示，在25°C下CaO2對(duì)磷酸鹽的最大吸附量達(dá)到了381.7mg/g，并且隨著溫度的升高除磷效果逐漸減弱.CaO2對(duì)磷酸鹽的Langmuir和Freundlich擬合等溫吸附方程相關(guān)參數(shù)如表1所示.吸附劑對(duì)磷酸鹽的熱力學(xué)曲線擬合通過(guò)CaO2在不同溫度(5、25、40C)下得到的吸附等溫線，以lnKd對(duì)作圖，可得到一條直線，由直線的斜率和截距分別計(jì)算出AG0和△H0.5、25、40C下的△G0分別為-5.80、-6.13、-6.37kJ/mol,AS0和AH0分別為16.4J/(mol?K)和-1.24kJ/mol.吸附劑對(duì)磷酸鹽的吸附動(dòng)力學(xué)模型從圖2b、圖2c可以看到不同濃度下CaO2除磷的動(dòng)力學(xué)特征，CaO2對(duì)磷酸根的吸附存在一個(gè)吸附平衡（圖2b）.吸附開(kāi)始時(shí)，吸附速率隨時(shí)間呈直線上升趨勢(shì)，在4min左右達(dá)到平衡狀態(tài)?這是因?yàn)槲介_(kāi)始時(shí)溶液中磷酸根濃度較高；隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附速率減緩最終達(dá)到平衡狀態(tài)?采用Pseudo-first-order和Pseudo-second-order動(dòng)力學(xué)模型對(duì)磷的吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合，參數(shù)結(jié)果如表2所示.pH值對(duì)吸附劑除磷性能的影響pH對(duì)CaO2的除磷效果影響明顯，在pH為4~7時(shí)CaO2的除磷效果隨著pH的升高而升高，pH為7~9時(shí)CaO2的吸附量較大且較為穩(wěn)定，在pH為9~11時(shí)CaO2的除磷效果隨著pH的升高而降低，即在偏堿性條件下CaO2的除磷效果較好（圖2d）.共存陰離子對(duì)吸附劑除磷性能的影響在共存陰離子與磷酸根質(zhì)量濃度為1：1時(shí)，對(duì)CaO2的除磷效果并沒(méi)有太大的影響，當(dāng)共存陰離子與磷酸根質(zhì)量濃度比為1：10時(shí)，和F-對(duì)CaO2的除磷不利，影響較大的是，其他共存陰離子也有一定的干擾能力，但干擾效果不明顯（表3）.3.1吸附能力Langmuir方程是基于單分子層假設(shè)推導(dǎo)得出的，可以通過(guò)它估算出吸附劑對(duì)磷的理論飽和吸附量；Freundlich方程是基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合提出的，是一種單組分吸附平衡的經(jīng)驗(yàn)描述，可以用來(lái)描述吸附劑對(duì)磷的吸附能力大小[27].由表1可以看出，CaO2達(dá)到吸附平衡時(shí)，其除磷行為較符合Langmuir方程，屬單分子層的化學(xué)吸附[28].由Langmuir方程計(jì)算出CaO2在25°C時(shí)的最大吸附量為381.7mg/g，隨著溫度的升高最大吸附量稍有降低.與其他一些吸附劑的除磷效果相比，CaO2的除磷效果是非常好的，具體結(jié)果如表4所示?比較發(fā)現(xiàn)CaO2的除磷效果是傳統(tǒng)吸附材料的3~10倍，是近年來(lái)一些熱門(mén)材料的5~28倍，可見(jiàn)使用CaO2是一種非常好的除磷選擇.3.2熱力學(xué)通過(guò)吸附熱力學(xué)的研究，可以了解吸附過(guò)程進(jìn)行的趨勢(shì)、程度和驅(qū)動(dòng)力?因此，根據(jù)吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)的變化，是吸附熱力學(xué)研究的重要內(nèi)容，具有理論和實(shí)際意義?由熱力學(xué)參數(shù)可知CaO2的除磷過(guò)程?一方面，CaO2在對(duì)磷酸鹽的吸附過(guò)程中AHOvO,表明它的除磷過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程?另一方面，吉布斯自由能AGOvO,說(shuō)明它的除磷過(guò)程是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程，即CaO2對(duì)磷的作用力大于吸附劑與被吸附劑之間的能量勢(shì)壘，隨著溫度的升高，體系的AGO逐漸減小，表明隨著溫度的升高，吸附速率加快[34]?另外，吸附過(guò)程的熵變ASO為正值，說(shuō)明溶液中磷傾向于優(yōu)先選擇在CaO2表面吸附?因?yàn)樵诠桃何襟w系中，同時(shí)存在溶質(zhì)的吸附和溶劑的解吸,溶質(zhì)分子吸附在吸附劑上,自由度減小,是熵減小的過(guò)程,而溶劑分子的解吸是熵增大的過(guò)程,后者的作用導(dǎo)致系統(tǒng)的熵增加遠(yuǎn)大于溶液中磷被吸附所引起的熵減小，整個(gè)系統(tǒng)熵值增大[35-36]?因此，在常溫下采用CaO2進(jìn)行除磷，水體中的磷酸根能自發(fā)地與其發(fā)生反應(yīng)而得到去除，且在常溫下CaO2的吸附量只比低溫下衰減了4.6%，即CaO2在常溫也擁有很強(qiáng)的除磷能力.3.3吸附動(dòng)力學(xué)吸附速率是評(píng)價(jià)吸附劑吸附性能的一個(gè)重要因素,通過(guò)吸附動(dòng)力學(xué)的研究,可以了解CaO2的除磷速率以及對(duì)磷酸鹽的去除率?對(duì)照表2可以看出，CaO2對(duì)磷酸鹽的吸附速率能很好地符合Pseudo-second-order方程（相關(guān)系數(shù)均大于O.99）.從Ozacar[37啲研究可知，吸附速率與擬合直線的截距呈反比，因此在相同條件下，通過(guò)初始磷濃度、平衡磷濃度、平衡時(shí)間以及CaO2投加量可計(jì)算出CaO2在磷酸鹽濃度為5mg/L時(shí)吸附速率最大值為91.31mg/?min）,且CaO2的吸附速率會(huì)隨著溶液中磷酸鹽濃度的升高而升高.由圖2c可以看出，隨著磷酸鹽濃度的升高，CaO2對(duì)磷的去除率也逐漸升高?在處理0.5mg/L的磷酸鹽溶液時(shí)，平衡濃度為0.09mg/L，去除率可達(dá)82%.當(dāng)增加CaO2的投加量、處理100mg/L的磷酸鹽溶液時(shí)，平衡濃度為0.91mg/L，去除率能達(dá)到99%，即CaO2對(duì)磷酸鹽的吸附量隨著溶液中磷酸鹽濃度的增加而增加.這是由于溶液濃度是影響吸附劑除磷的主要因素之一.首先，溶液濃度越高，可供基質(zhì)吸附的磷就越多；其次，溶液與基質(zhì)外表面液膜之間的濃度差會(huì)隨著溶液濃度的升高而增大，進(jìn)而導(dǎo)致磷向基質(zhì)表明遷移的推動(dòng)力增大，所以，溶液濃度的增大有利于提高基質(zhì)對(duì)磷的吸附量.pH的影響pH主要通過(guò)改變吸附劑表面的荷電特性、溶質(zhì)的解離狀況和溶解平衡，對(duì)吸附劑的吸附容量產(chǎn)生影響［38-39］.當(dāng)水體pH值大于9.5時(shí)，首先Ca2+與反應(yīng)生成非晶體的磷酸鈣沉淀，所生成的磷酸鈣再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的羥基磷酸鈣沉淀(Ca5(OH)(PO4)3)，反應(yīng)方程式如下［40-41］:在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，將初始溶液pH調(diào)節(jié)為8時(shí)CaO2的除磷效果最好，這是由于CaO2在水中會(huì)緩慢地與水體發(fā)生反應(yīng)釋放出OH-,改變材料附近水體的pH微環(huán)境，進(jìn)而達(dá)到了Ca2+與反應(yīng)所需條件?對(duì)比傳統(tǒng)的鐵鋁吸附材料可知，鐵泥對(duì)水中磷的吸附在pH=5.5時(shí)最高［29］，活性氧化鋁在pH=5時(shí)對(duì)污水中磷的吸附效果最好［42］.新型的稀土除磷材料，如Huang等［33］利用蛭石對(duì)氫氧化鑭進(jìn)行改性得到的La5EV在pH=3時(shí)除磷效果最佳,Long等［31］發(fā)現(xiàn)鐵鋯復(fù)合吸附劑進(jìn)行除磷，在pH=4的時(shí)候除磷效果最好?可見(jiàn)，這些傳統(tǒng)或新型的吸附材料均在偏酸性條件下才能達(dá)到最佳吸附效果，而自然水體的pH大多在6.0~9.0之間，正好符合CaO2除磷對(duì)pH的要求.共存陰離子的影響通過(guò)共存陰離子的研究，可以了解CaO2在自然條件下除磷的抗干擾能力?在共存離子與磷酸根質(zhì)量濃度比值為1：1時(shí)，CaO2對(duì)磷酸鹽的吸附量下降最大，為5.4%，表明CaO2具有較高的選擇吸附能力；在共存離子與磷酸根質(zhì)量濃度比值為1:10時(shí)，和F-對(duì)CaO2的除磷不利，CaO2對(duì)磷酸鹽的吸附量分別下降14.7%和8.3%.這可能是因?yàn)楣泊骊庪x子與磷酸根離子之間對(duì)吸附位點(diǎn)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，而吸附劑上的吸附位點(diǎn)數(shù)量是一定的，共存陰離子占據(jù)了其中的一部分吸附位點(diǎn)，致使可用磷酸根離子吸附位點(diǎn)數(shù)減少，抑制了Ca-P的生成，從而降低CaO2的除磷效果[43].針對(duì)低濃度磷酸鹽的去除，從多個(gè)方面考察了CaO2的除磷特性?結(jié)果表明：CaO2對(duì)磷的去除高度符合Langmuir方程，屬于單分子層的化學(xué)吸附，理論上對(duì)磷的最大吸附量為381.7mg/g(25°C),遠(yuǎn)高于鑭鐵復(fù)合吸附劑和鋯鐵復(fù)合吸附劑等；通過(guò)二級(jí)動(dòng)力學(xué)能夠很好地描述CaO2的吸附行為，它的吸附速率隨著溶液中磷酸鹽濃度的升高而升高，并且吸附量隨著溶液濃度的增大而增大；在常溫下，CaO2的除磷反應(yīng)是一個(gè)自發(fā)的、放熱過(guò)程；在處理低濃度的磷酸鹽溶液時(shí)，CaO2的最佳pH為8.0,并且有很強(qiáng)的抗共存陰離子干擾的能力.CaO2的除磷產(chǎn)物羥基磷酸鈣是一種非常穩(wěn)定、無(wú)毒、無(wú)害且可回收的化合物，在處理0.5mg/L的低濃度磷酸鹽溶液時(shí)，平衡濃度為0.09mg/L.因此可以使用CaO2作為低污染的天然水體的除磷選擇，不僅有低成本、高效、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，而且處理后水體可達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中規(guī)定的皿類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn).CaO2難溶于水，但是在水中又能發(fā)生極為緩慢的分解反應(yīng)，因此可以考慮將CaO2粉末在高壓力下制成20~50mm直徑的球體，作為潛流式人工濕地的填料使用，利用其優(yōu)異的除磷特性，對(duì)低污染河水等進(jìn)行深度凈化.另外，也可以考慮將其應(yīng)用于處理低污染的天然水體，在水體表面布設(shè)若干浮體，其中填充適量CaO2顆粒或?qū)⑵鋲褐瞥啥嗝嫘误w，采用自然能源使水體循環(huán)并流經(jīng)除磷材料，實(shí)現(xiàn)持久而高效地除磷.【相關(guān)文獻(xiàn)】陳永焦.淺談我國(guó)水污染現(xiàn)狀及治理對(duì)策.科技信息,2010,(11):381-382.苗文憑,林海,盧曉君.粉煤灰吸附除磷的改性研究.環(huán)境工程學(xué)報(bào),2008,2(4):502-506.史麗瓊.滇池水體及表層沉積物-水界面各形態(tài)磷分布特征研究[學(xué)位論文].昆明:昆明理工大學(xué),2011.李強(qiáng).巢湖流域氮磷的分布特征及其相關(guān)性研究[學(xué)位論文].武漢:武漢紡織大學(xué),2013.陳小華，李小平，王菲菲等.蘇南地區(qū)湖泊群的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)比較及指標(biāo)閾值判定分析.生態(tài)學(xué)報(bào)，2014,34(2):390-399.YildizE.Phosphateremovalfromwaterbyflyashusingcrossflowmicrofiltration.SeparationandPurificationTechnology,2004,35(3):241-252.黃錦樓，陳琴，許連煌.人工濕地在應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決措施.環(huán)境科學(xué)，2013,34(1):401-408.ZhuT.Phosphorussorptionandchemicalcharacteristicsoflightweightaggregates(LWA)-potetialfiltermediaintreatmentwetlands.WaterScienceandTechnology,1997,35(5):103-108.XiongJB,MahmoodQ.Adsorptiveremovalofphosphatefromaqueousmediabypeat.Desalination,2010,259:59-64.ChouyyokW,WiacekRJ,PattamakomsanKetal.Phosphateremovalbyanionbindingonfunctionalizednanoporoussorbents.EnvironmentalScienceandTechnology,2010,44:3073-3078.LiuJY,WanLH,ZhangLetal.EffectofpH,ionicstrength,andtemperatureonthephosphateadsorptionontolanthanum-dopedactivatedcarbonfiber.JournalofColloidandInterfaceScience,2011,364：490-496.DianKM,ZhangBG,FengCP.Phosphorusremovalbyelectrochemicalusingaluminumelectrode.AdvancedMaterialsResearch,2013,864/865/866/867:1240-1243.LongF,GongL,ZengGMetal.RemovalofphosphatefromaqueoussolutionbymagneticFe-Zrbinaryoxide.ChemicalEngineeringJournal,2011,(3):1-8.ZhaoLL,YangYZ,ZhangM.PreparationandcharacterizationofphosphorusremovalagentbyLanthanum-CopperCompositeOxide.AdvancedMaterialsResearch,2014,887/888:26-31.RodriguesLA，MaschioLJ,CoppioLSetal.Adsorptionofphosphatefromaqueoussolutionbyhydrouszirconiumoxide.EnvironmentalTechnology，2012,33(12):13451351.GrubbDG,GuimaraesMS,ValenciaR.PhosphateimmobilizationusinganacidictypeFflyash.JournalofHazardousMaterials,2000,76(2/3):217-236.ZhangJD,ShenZM,ShanWPetal.AdsorptionbehaviorofphosphateonLanthanum(皿)dopedmesoporoussilicatesmaterial.JournalofEnvironmentaiSciences,2010,22(4):507-511.MadsenHEL,ChristenssonF,PolyakLEetal.Calciumphosphatecrystallizationunderterrestrialandmicrogravityconditions.JournalofCrystalGrowth,1995,152:191-202.徐微,呂錫武.誘導(dǎo)結(jié)晶磷回收技術(shù)處理低濃度含磷廢水研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2011,34(12):119-123．UysalaA,YilmazelYD,DemirerGN.Thedeterminationoffertilizerqualityoftheformedstruvitefromeffluentofasewagesludgeanaerobicdigester.JournalofHazardousMaterials,2010,181(1/2/3):248-254.StrangTJ,WarehamDG.Phosphorusremovalinawaste-stabilizationpondcontaininglimestonerockfilters.JournalofEnvironmentalEngineeringandScience,2006,5(6):447-457.KeF,LiWC,XiongF.Advancedphosphorusremovalforsecondaryeffluentusinganaturaltreatmentsystem.WaterScienceandTechnology,2012,65(8):1412-1419.張靜，周雪飛，錢(qián)雅潔.過(guò)氧化鈣在環(huán)境修復(fù)應(yīng)用中的研究進(jìn)展.環(huán)境化學(xué)，2014,33(2):321-326.梅允福.過(guò)氧化鈣的制造和應(yīng)用.福建化工,2000,(2):3-5.張軍毅，黃君，嚴(yán)飛等.梅梁湖水體溶解氧特征及其與pH的關(guān)系分析.復(fù)旦學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,48(5):623-627.國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法：第4版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002.MannRA,BavorHJ.Phosphorusremovalinconstructedwetlandsusinggravelandindustrialwastesubstrata.WaterScienceandTechnology,1993,27(5):107-113.YangJ,ZhouL，ZhouLZetal.Adesignednanoporousmaterialforphosphateremovalwithhighefficiency.JournalofMaterialsChemistry,2011,21:2489-2494.SongXY,PanYQ,WuQYetal.Phosphateremovalfromaqueoussolutionsbyadsorptionusingferricsludge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