镧改性沸石对太湖底泥-水系统中磷的固定作用

考察了不同反应时间、pH值、硅酸根离子浓度、DO浓度、老化时间以及初始磷浓度等条件下一种新型底泥改良剂-镧改性沸石对太湖底泥-水系统中磷的固定作用.当水中磷浓度很低时,太湖底泥和镧改性沸石改良太湖底泥均释放出磷.镧改性沸石改良太湖底泥的释磷量少于太湖底泥.镧改性沸石改良太湖底泥中金属氧化物结合态磷(NaOH-P)和钙结合态磷(HCl-P)等较为稳定形态磷含量多于太湖底泥,而镧改性沸石改良太湖底泥中氧化还原敏感态磷(BD-P)这种不稳定形态磷含量少于太湖底泥.太湖底泥和镧改性沸石改良太湖底泥对水中较高浓度磷酸盐的吸附平衡数据均可以采用Langmuir等温吸附模型加以描述.镧改性沸石改良太湖底泥对水中磷酸盐的吸附能力明显高于太湖底泥,且吸附能力随老化时间的增加而降低.被镧改性沸石所吸附的磷酸盐主要以NaOH-P和HCl-P等较为稳定形态磷存在,不容易被重新释放出来.上述结果表明,采用镧改性沸石对太湖底泥进行原位改良可以增强太湖底泥对磷的固定能力,减少太湖底泥磷的释放.

镧改性沸石改良太湖底泥的磷吸附特征

采用镧改性沸石对太湖底泥进行改良,通过吸附试验分析镧改性沸石改良太湖底泥的磷酸盐吸附特征。结果表明,Langmuir和Freundlich等温吸附模型可以较好地描述太湖底泥对水体中较高浓度磷酸盐(1～15 mg.L-1)的吸附平衡,根据Langmuir吸附方程,未改良太湖底泥对水体中磷的最大吸附容量为791 mg.kg-1,镧改性沸石添加量为10、25和50 g.kg-1的改良太湖底泥对水体中磷的最大吸附容量分别为937、1 037和1 505 mg.kg-1。准二级动力学模型可以较好地描述太湖底泥对磷酸盐的吸附动力学过程。太湖底泥对磷酸盐的去除能力随pH值增加而降低,其对磷酸盐的吸附属于自发和吸热过程。改良太湖底泥对磷酸盐的吸附能力明显高于未改良太湖底泥,并且其吸附能力随镧改性沸石添加量的增加而增加。镧改性沸石添加量为10～50 g.kg-1的改良太湖底泥的磷吸附-解吸平衡浓度为0.129～0.241 mg.L-1,明显低于未改良太湖底泥(0.386 mg.L-1)。被改良底泥中镧改性沸石所吸附的磷以NaOH-P和HCl-P等较稳定的形态存在,厌氧状态下不易释放。

镧改性沸石覆盖控制河道底泥污染物释放实验研究

通过模拟实验,考察了天然沸石和镧改性沸石对于黑臭河道底泥污染物释放的处理效果。结果表明,由于底泥释放,空白对照组中上覆水体的污染物浓度出现不同程度的上升。天然沸石组和镧改性沸石组均可降低上覆水体中化学需氧量及氨氮、总磷等的浓度。30 d后,镧改性沸石组中水体的化学需氧量、氨氮、总磷分别下降了13.2%、23.4%、55.2%,其中对于总磷的去除效率明显优于天然沸石组。

镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除性能

采用镧氢氧化物对天然沸石进行改性,通过实验研究了该镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除性能,并探讨了相关的去除机制,结果表明,镧改性沸石对水中的磷酸盐和铵具有很好的去除能力。准二级动力学模型适合描述镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附过程。镧改性沸石对水中磷酸盐的吸附平衡数据较好地满足了Langmuir等温吸附模型。镧改性沸石对水中铵的吸附平衡数据较好地满足了Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型。镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除过程属于自发的、吸热的及熵增加的过程。当pH由3逐渐增加到10时,镧改性沸石对水中磷酸盐的去除能力逐渐下降;当pH由10增加到12时,对磷酸盐的去除能力明显下降。当pH位于3～7时,镧改性沸石对水中铵的去除能力较高;当pH由7逐渐增加到12时,对铵的去除能力逐渐下降。镧改性沸石对水中磷酸盐的去除能力不受离子强度的影响,亦不受共存的Cl-、HCO3-和SO42-等阴离子的影响。镧改性沸石对水中铵的去除能力不受共存的Mg2+的影响,而受共存的Ca2+、Na+和K+的影响较大。镧改性沸石对磷酸盐的吸附机制包括静电吸引作用、配位体交换和路易斯酸碱反应。镧改性沸石去除水中铵的主要机制为阳离子交换作用。

镧改性沸石活性覆盖控制重污染河道底泥溶解性磷酸盐和铵释放研究

通过实验考察了镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附性能,并探讨了低溶解氧情况下镧改性沸石覆盖控制底泥溶解性磷酸盐和铵态氮释放的效率.镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.镧改性沸石对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir等温吸附方程加以描述,对水中铵的吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附方程加以描述.当pH 7时,镧改性沸石吸附水中磷酸盐的机制包括配位体交换、路易斯酸碱反应和静电吸引,吸附水中铵的机制是阳离子交换.镧改性沸石覆盖不仅可以有效地控制溶解性磷酸盐从底泥向上覆水的释放,而且可以明显降低铵态氮从底泥向上覆水迁移的速率.镧改性沸石覆盖量越多,控制底泥铵态氮释放的效果越好.镧改性沸石覆盖层吸附从底泥中释放出来的溶解性磷酸盐后主要以较为稳定的形态存在,低溶解氧情况下不容易重新释放出来.上述结果表明,镧改性沸石适合作为一种覆盖材料用于控制低溶解氧情况下溶解性磷酸盐和铵态氮从底泥向上覆水的释放.

载镧改性沸石对高氟水除氟效果的研究

目的研究载镧改性沸石对高氟水除氟的效果。方法用0.5mol/L的NaOH溶液浸泡活化沸石2h,以固液比1:5加入150g/L氯化镧溶液,以氨水调节pH值为11～12,浸渍振荡24h,干燥后于400～500℃焙烧3～4h。采用载镧改性沸石对10mg/L含氟水样进行静态除氟实验(适宜条件为:载镧改性沸石用量为3g/L时,pH值为4～5,140r/min振荡速度下于室温吸附200min)和动态除氟实验(适宜条件为:载镧改性沸石用量为1.33g/L,pH值为4～5,室温下以4～5ml/min的流速通过吸附柱)。并拟合Langmuir吸附等温线。结果静态除氟的除氟率在90%以上,吸附容量为3.24mg/g;动态除氟的吸附容量为7.67mg/g。拟合Langmuir吸附等温线所得方程为y=0.1334x+0.0181,相关系数达到0.9974,饱和吸附量(q∞)为7.50mg/g,吸附平衡常数(KL)为7.37L/mg。结论载镧改性沸石对高氟水除氟容量大,除氟效率高。

镧/铝改性沸石的磷释放条件及再生能力研究

通过将磷吸收饱和的镧/铝改性沸石分别放入pH为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0的溶液中,研究了镧/铝改性沸石的最佳磷释放条件,并在最佳磷吸附和最佳磷释放条件下研究了镧/铝改性沸石的再生能力。结果表明,当pH变化在2～13时,镧/铝改性沸石的磷释放量和释放百分比随pH的升高先降低后升高,其中:pH为2和12～13时的磷释放率较高,在76%以上,且pH13时的释放率最大,为98.2%;而pH在3～11时,磷释放率较低,在30%以下,且pH6时的释放率最小,为1.7%。表明强酸或强碱环境有利于镧/铝改性沸石中磷的释放。对镧/铝改性沸石再生能力的研究显示,经过4次再生后,镧/铝改性沸石的磷吸附量和再生能力分别为2.367、2.336、2.312、2.253mg·g-1和96.7%、95.5%、94.5%、92.1%,虽然吸附剂的磷吸附能力随再生次数的增加呈现逐渐降低的趋势,但经过4次再生后,其对磷的吸附能力仍保持在92%以上,表明镧/铝改性沸石具有较好的稳定性和再生能力。

锆、镧和镧锆改性沸石添加控制底泥磷释放的对比

本研究采用镧和锆作为改性剂制备了3种不同类型的改性沸石,即锆改性沸石(Zr MZ)、镧改性沸石(La MZ)和镧锆改性沸石(La Zr MZ),对比考察了其对水中磷酸盐的吸附作用,并对比研究了其添加对上覆水、间隙水和底泥中磷的影响.结果发现,3种改性沸石均可有效地吸附水中的磷酸盐,且La Zr MZ对水中磷酸盐的吸附性能明显优于La MZ和Zr MZ. 3种改性沸石添加均可有效地降低上覆水和间隙水中SRP的浓度. La MZ对底泥中潜在活性磷的钝化效果优于La Zr MZ,而后者又优于Zr MZ. 3种改性沸石添加均可以降低底泥中水溶性磷(WSP)、藻类可利用磷(AA-P)和铁氧化物-滤纸提取磷(Fe O-P)的含量,WSP和AA-P削减效应的排序为:La MZ> La Zr MZ> Zr MZ,Fe O-P削减效应的排序为:La Zr MZ> Zr MZ> La MZ. La Zr MZ和La MZ添加均可以降低底泥中易解吸磷(RDP)的含量,且削减效应的排序为:La MZ> La Zr MZ. La Zr MZ和Zr MZ添加均可以降低底泥中Na HCO3提取磷(Olsen-P)的含量,且削减效应的排序为:La Zr MZ> Zr MZ.以上结果显示,镧、锆和镧锆改性沸石均可以有效控制水体内源磷向上覆水的释放;从吸附容量和生物可利性磷钝化效果看,镧锆联合改性沸石是一种非常有希望的用于控制水体内源磷释放的底泥改良材料.