基于多种协同机制的镁-铝酸三钙捕获水体泛浓度氨氮和磷酸根研究

选择Mg^(2+)为掺杂离子,通过固相反应法制备镁-铝酸三钙(Mg-C 3A)用于泛浓度氨氮和磷酸根的同步捕获。静态去除实验结果表明,Mg-C 3A对氨氮去除能力随着初始氨氮浓度的增加而增加,磷酸根去除几乎不受影响(20.2 mg·g^(-1))。动力学结果揭示Mg-C 3A对氨氮和磷酸根去除分别在8和2 h达到平衡,且去除过程符合准二级动力学模型(R 2>0.99)。X射线衍射(XRD)和光电子能谱(XPS)对固体产物表征结果说明Mg-C 3A水化释放Mg^(2+),Ca^(2+),Al^(3+)和OH-对氨氮和磷酸根去除起重要作用。低氨氮浓度(200 mg·L^(-1))下,氨氮去除主要通过与Mg-C 3A释放OH-结合生成NH 3;磷酸根则与Mg^(2+),Al^(3+)离子作用生成磷酸铝或镁磷盐去除。高氨氮浓度(500和1000 mg·L^(-1))下,固体产物向磷酸铵镁、钙氨磷结合的沉淀转化。金属离子与氨氮和磷酸根的优先结合顺序为:Mg^(2+)>Ca^(2+)和Al^(3+)。

掺镁铝酸三钙制备及其共去除水体中氮磷的性能

采用固相反应法成功制备了掺镁铝酸三钙(Mg-C_(3)A)。利用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、高分辨率透射电镜研究不同掺镁量下产物的晶相结构、光谱特征和表面形貌,探讨了 Mg-C_(3)A形成途径,并考察了Mg-C_(3)A对水体氮和磷的共去除性能。结果表明:Mg-C_(3)A主要是由Mg同晶取代了部分C_(3)A中的Ca而形成的同构体及在C_(3)A表面形成的MgO组成,且Mg的掺杂不改变C_(3)A的晶体结构和基本形貌;Mg-C_(3)A对水体氮(NH_(4)+)和磷(PO_(4)3-)的去除量分别为65.2和20.2 mg·g^(-1),去除过程符合准二级动力学模型,主要受化学反应控制;Mg-C_(3)A主要通过溶出的晶格Mg^(2+)、Al^(3+)分别与NH_(4)+和PO_(4)^(3-)形成鸟粪石沉淀及AlPO_(4)而实现氮磷共去除,同时C_(3)A自身溶出的OH-与过量NH_(4)+离子发生中和反应。

铝酸三钙对氨氮的高效去除及机制研究

利用铝酸三钙(C3A)去除废水中的氨氮。通过批量去除实验,考察了反应时间、初始氨氮浓度、C3A投加量、温度等条件对C3A去除氨氮能力的影响。采用XRD、FT-IR及SEM对C3A和反应产物进行了结构表征。结果表明在298K时C3A对氨氮的最大去除量为155.4 mg·g-1,氨氮是通过与C3A水化过程中产生的OH-及Al(OH)-4发生中和反应被去除,产物为CaAl-Cl-LDH。本文表明C3A是一种有效的氨氮去除剂,为水泥基材料对水体污染物的去除过程及机理提供了新的认识。

新型水泥基材料富镁C_(3)A对氮磷的共去除

将镁掺杂进水泥基材料铝酸三钙(C_(3)A)制得新型富镁铝酸三钙(Mg@C_(3)A)应用于水体氨氮(NH_(4)^(+)-N)和磷(PO_(4)^3(-))的共去除.通过批量实验,考察了Mg@C_(3)A投加量、氮磷浓度、溶液pH值、温度等因素对NH_(4)^(+)-N、PO_(4)^3(-)共去除的影响,并阐述了共去除机制.结果表明:Mg@C_(3)A是由Mg掺杂C_(3)A同构体和表面MgO组成,其中Mg的引入未改变C_(3)A晶体结构和基本形貌.Mg@C_(3)A材料对NH_(4)^(+)和PO_(4)^3(-)具有良好的共去除效果.当Mg@C_(3)A的投加量为3g/L,NH_(4)^(+)和PO_(4)^3(-)的最大去除量分别为38.4,78.9mg/g;温度升高有利于Mg@C_(3)A对NH_(4)^(+)和PO_(4)^3(-)的共去除,而高pH值可促进NH_(4)^(+)的去除.Mg@C_(3)A材料对NH_(4)^(+)的去除主要是OH-的中和作用和鸟粪石的沉淀作用主导,PO_(4)^3(-)主要是与Mg_(2+)或Al^(3+)结合形成鸟粪石或磷酸铝被去除.