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污水除磷的方法有哪幾種

目前，污水除磷的方法有化學(xué)沉淀法、電解法、微生物法、水生物法、物理吸附法、土壤處理法和膜技術(shù)處理法等〔1〕。其中吸附法以其容量大、耗能少、污染小、去除快和可循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，在除磷方面得到了廣泛的應(yīng)用。用單一材料直接吸附磷的研究已經(jīng)成熟，現(xiàn)在的主要研究方向已經(jīng)轉(zhuǎn)為對材料進(jìn)行改性后用于磷的吸附研究，改性材料的吸附研究方興未艾。

1 吸附法除磷研究現(xiàn)狀

1.1 活性炭

近年來對活性炭用于吸附的研究，大多以改性的方式出現(xiàn)，通過增強(qiáng)活性炭的化學(xué)吸附能力來提高除磷效果。

含鐵活性炭有很好的吸附磷效果，Zhengfang Wang等〔2〕對比含鐵活性炭(AC-Fe)和含鐵氧化活性炭(AC/O-Fe)后發(fā)現(xiàn)，通過硝酸氧化的活性炭(AC/N-Fe)可搭載更多的Fe，從而在活性炭表面形成大量的活性位點(diǎn)，得到了比AC-Fe更高的磷吸附效果。其中AC/N-FeⅡ和AC/N-FeⅢ的吸附過程主要以表面吸附和顆粒內(nèi)擴(kuò)散為主，且AC/N-FeⅡ較AC/N-FeⅢ顆粒內(nèi)擴(kuò)散能力強(qiáng)，活化能更高，因此綜合研究表明：AC/N-FeⅡ?qū)α孜叫Ч麅?yōu)于AC/N-FeⅢ〔3〕。

ACF-La的吸附磷能力會(huì)因溶液中存在NO3-、SO42-、CO32-而變差〔4〕。ACF-LaOH吸附磷的主要機(jī)理是配體交換、靜電作用和Lewis酸堿反應(yīng)。pH增加會(huì)減弱配體交換和靜電作用的能力，而增強(qiáng)Lewis酸堿反應(yīng)的能力，致使綜合吸附量減少〔5〕。Jianyong Liu等〔6〕研究ACF-LaFe吸附磷發(fā)現(xiàn)，ACF-LaFe帶有大量凈正電荷，使得其完全吸附容量高于ACF-LaOH，室溫下完全吸附容量可達(dá)29.44 mg/g，共存陰離子對吸附磷有不利影響，順序?yàn)椋篎->SO42->NO3- >Cl-。

1.2 生物質(zhì)

生物質(zhì)主要指自然界中一切有生命的可以生長的有機(jī)物質(zhì)。用于吸附工程的有機(jī)物質(zhì)及其廢棄物就是生物質(zhì)吸附劑。生物質(zhì)吸附劑具備以下優(yōu)點(diǎn)〔7〕：材料成本低、分布廣;孔隙率高，表面積大;表層含有較多羥基，改性簡單，與磷酸根離子反應(yīng)的活性較高;在水中不溶解，易分離。近年來研究的生物質(zhì)吸附劑有軟體動(dòng)物殼、蛋殼、甘蔗渣等。

Wanting Chen等〔8〕在研究用牡蠣殼吸附初始質(zhì)量濃度為10 mg/L的磷時(shí)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度從20 ℃升到30 ℃和殼粒徑從590 μm降到180 μm，都會(huì)增大牡蠣殼的吸附容量，牡蠣殼有豐富的吸附位點(diǎn)，并且比大多數(shù)吸附劑更環(huán)保。

T. K?se等〔9〕用焙燒廢蛋殼(CWE)吸附磷時(shí)發(fā)現(xiàn)，CWE對磷的吸附去除率在pH 為2~10時(shí)都能大于99%，并得到吸附劑的最佳投加質(zhì)量濃度為2 g/L;其他陰離子的存在對CWE吸附磷的影響不大，吸附磷后的CWE由于含有大量鈣、鎂和磷，可用作肥料和土壤改良劑;附著氫氧化鐵的廢蛋殼吸附磷的速率很快。

W. Carvalho等〔10〕研究改性甘蔗渣吸附磷的效果發(fā)現(xiàn)，附著Fe2+的甘蔗渣(0.06 mol/g)比不附著 Fe2+的甘蔗渣在吸附磷的效率方面提高了45%，羧甲基改性的甘蔗渣附著Fe2+的濃度比未改性的甘蔗渣提高了80%，只需要對原材料做稍微的化學(xué)改性，磷吸附性能就能得到大大的優(yōu)化。

1.3 金屬(氫)氧化物

1.3.1 金屬氧化物

金屬氧化物具有表面積大、羥基團(tuán)眾多和選擇吸附性高的優(yōu)點(diǎn)。

氧化鐵吸附磷主要通過球面的靜電吸附和球內(nèi)絡(luò)合的化學(xué)吸附〔11〕。磁性氧化鐵納米粒子在磷的初始質(zhì)量濃度為2~20 mg/L、吸附劑投加質(zhì)量濃度為0.6 g/L、反應(yīng)時(shí)間為24 h時(shí)，得到磷完全吸附容量為5.03 mg/g，在pH=11.1時(shí)，吸附容量則急劇下降到0.33 mg/g〔12〕。

L. Rodrigues等〔13〕研究水合氧化鋯吸附磷時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度由25 ℃升至65 ℃時(shí)，吸附容量則由53 mg/g升至67 mg/g，且在12 h達(dá)到吸附平衡，在pH=12時(shí)能解吸約74%的磷。氧化鋯納米粒子吸附磷的速率很快，在pH=6.2時(shí)可達(dá)最完全吸附容量為99.01 mg/g，是吸附容量最高的吸附劑之一，高濃度的共存陰離子對磷的吸附影響很小，吸附的最適pH 為2~6，吸附容量在pH超過7時(shí)急劇下降〔14〕。

1.3.2 水滑石

黃中子等〔15〕在研究MgAl-CO3水滑石吸附磷時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磷的初始質(zhì)量濃度在25~100 mg/L時(shí)，30 min內(nèi)即可達(dá)到吸附平衡，磷的去除率超過99%。MgAlZr-CO3水滑石對磷的選擇吸附性很高，吸附溶液中離子的排序?yàn)镠PO42->>SO42->Cl-、NO3-，這是由于磷酸根離子直接與層間Zr(Ⅳ)離子發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)〔16〕。

孫德智等〔17〕研究ZnAl-2-300水滑石吸附磷的效果發(fā)現(xiàn)，污泥脫水液的溫度從25 ℃升到30 ℃時(shí)，水滑石的磷吸附容量明顯增加，水溫繼續(xù)升至50 ℃時(shí)，水滑石吸附容量又降至25 ℃時(shí)的水平。焙燒ZnAl水滑石會(huì)增大表面積和增加孔隙率，焙燒溫度為300 ℃時(shí)除磷效果最佳，600 ℃時(shí)變成尖晶石從而減小了表面積〔18〕。

膠體水滑石納米片在pH為4.5~11內(nèi)的除磷效果較好，吸附磷后的吸附劑可用作普通海藻石莼的生長肥料〔19〕。