镧改性膨润土对长荡湖底泥磷的释放机制

在监测常州长荡湖水样和沉积物磷形态与含量的基础上,开展了在温度、pH、溶氧度等不同环境因子背景下镧改性膨润土对底泥磷释放的抑制效果研究.通过对比监测上覆水体磷的浓度、底泥磷的形态变化,考察了镧改性膨润土对水体磷的钝化效果以及底泥磷的固定作用.结果表明,镧改性膨润土可以很好地抑制底泥释磷,抑制底泥的释放率达到了55%—75%.温度和溶氧度的变化对镧改性膨润土的抑磷率无影响,而强酸碱(pH=4、pH=10)环境相较与中性环境(pH=7)抑磷效率减少15%;沉积物中Ex-P和Fe/Al-P等活性态磷含量下降了55%—60%,而Ca-P等稳定态磷含量上升1—1.1倍,说明镧改性膨润土可以改变沉积物磷的形态,由不稳定态转化为稳定态,提高了底泥对磷的滞留能力,降低了对上覆水释放的风险.利用镧改性膨润土控制长荡湖水体磷污染具有较好的应用前景.

pH值和光照对镧改性膨润土吸附水中氮和磷的影响

在不同的pH值和光照条件下考察了镧改性膨润土对模拟农田区河水中氮、磷的去除效果.结果表明,当pH值为4～8时,膨润土对氮和磷的去除效果较好,总氮去除率约82%,最高达93%;在pH值为4～6时,3d后对磷的去除率保持在95%以上,最高达99%.在光照强度为10,20μmol/(m2·s)时,镧改性膨润土的氮、磷吸附效果较好,总氮去除率在第14d前保持在72%以上,光照强度为20μmol/(m2·s),第7d时最大去除率达93%;总磷去除率保持在90%以上.

镧改性膨润土钝化湖泊中的磷及其生态风险的研究进展

磷的过度输入是湖泊富营养化的关键原因,由于内源(沉积物)磷的释放,即使外源磷输入得到控制,富营养化湖泊的水质仍难以改善.近年来,利用镧改性膨润土(lanthanum modified bentonite,LMB)原位钝化沉积物中的磷,抑制湖泊内源磷释放备受关注.为了更好地理解和应用镧改性膨润土钝化磷技术,本文首先介绍镧改性膨润土的组成和其钝化磷的原理,其次梳理LMB磷钝化技术在富营养化湖泊中的应用效果,再分析影响LMB钝化磷效率的因素,最后阐述LMB在应用过程中可能产生的生态风险;并根据以上分析,提出LMB磷钝化技术应用中需要注意的方面,对该技术的后续研究方向进行展望.

镧改性膨润土对浅水湖泊水体磷浓度和沉积物磷形态的影响

分析湖泊沉积物磷形态的变化是揭示控制沉积物磷释放机理的关键.本研究分析了暨南大学南湖加镧改性膨润土前后水体磷浓度和沉积物磷形态变化,以探讨镧改性膨润土对削减水体磷浓度的效果.结果显示,镧改性膨润土添加后,上覆水磷浓度波动较大,总体呈下降趋势;至60d时,水体总磷、颗粒态磷、总溶解磷和溶解性反应磷分别比添加前下降了45.1%、44.1%、48.2%和85.3%;沉积物中的弱结合态磷和氧化还原敏感性磷含量减少,更稳定的磷灰石结合态磷和残渣磷含量增加,而金属氧化物磷和有机磷含量变化较小.本研究表明镧改性膨润土能改变沉积物磷形态,使活性磷转化为稳定的磷形态,从而提高沉积物对磷的滞留能力、降低湖水磷含量,改善水质.

不同水体营养盐浓度下沉积物添加镧改性膨润土(Phoslock^■)对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长的影响

轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)是我国浅水湖泊常见的沉水植物,经常用于湖泊生态修复工程.然而在生态修复中后期,轮叶黑藻又往往会过度繁殖,影响其他湖泊功能的发挥.镧改性膨润土(锁磷剂)可以有效地降低沉积物中生物可利用磷含量,近年来被用于控制湖泊沉积物磷释放,其对轮叶黑藻生长和形态的影响还有待阐明.本研究在2种不同上覆水营养盐浓度条件下,设置添加和不添加锁磷剂2种处理,探究沉积物添加锁磷剂对轮叶黑藻生长及形态特征的影响.结果表明:1)沉积物添加锁磷剂之后,铁锰结合态磷、有机磷、铝结合态磷等生物可利用磷浓度显著降低,而生物不可用磷,如钙结合态磷浓度显著升高;2)沉积物添加锁磷剂显著降低了轮叶黑藻的生物量和生长率.添加锁磷剂的处理组植物的株高、地上部分生物量均明显低于无锁磷剂组;相反,添加锁磷剂显著增加了植物的根长和地下部分生物量,进而提高了植物的根冠比;3)锁磷剂对轮叶黑藻生长的影响程度与水体营养盐浓度有关,在低营养盐浓度水体中锁磷剂对植物生长和形态特征的影响更为显著.本研究表明,锁磷剂的添加能降低沉积物中生物可利用磷浓度,抑制轮叶黑藻的生长,同时这种影响程度与在水体营养盐浓度有关.

嗜酸铁还原菌JF-5改性镧膨润土吸附砷及其矿物颗粒迁移研究

利用嗜酸铁还原菌(Acidiphilium cryputum JF-5),通过生物还原技术释放膨润土中的Fe^(2+)以强化镧改性,从而得到一种新型生物镧改性膨润土。通过等温吸附实验考察生物镧改性膨润土对As(Ⅴ)的吸附效果,并与国际上商用的锁磷剂(Phoslock)进行对比,通过柱实验探讨生物镧改性膨润土在石英砂柱中的迁移行为。结果表明:(1)JF-5能够强化膨润土还原释放Fe^(2+),从而加强La^(3+)负载,低固液比(1.6 g/L)下制备生物镧改性膨润土具有最高的La^(3+)负载量(370 mg/g)。(2)生物镧改性膨润土对As(Ⅴ)的吸附行为符合Freundlich模型,最大吸附量为7.58 mg/g,与Phoslock的最大吸附量(3.08 mg/g)相比大幅提高;对As(Ⅴ)的吸附动力学过程与Phoslock相似,均能在4 h内快速去除As(Ⅴ)。(3)生物镧改性膨润土在石英砂柱中的迁移行为可以用对流扩散模型描述,在0.38、0.77、1.54 mL/min的流速下,生物镧改性膨润土在石英砂柱中的滞留量分别为3.68、3.77、2.29 mg,可见中等流速条件下溶液在石英柱中能够更充分接触介质从而提高滞留量。

镧改性、钠基和钙基膨润土净化污染河水中磷的效果

研究镧改性、钠基和钙基三种膨润土对河水中磷的去除效果。将1.6 g的镧改性、钠基、钙基膨润土分别投入到800 mL的清河河水中,清河水水质为劣Ⅴ类。试验结果表明镧改性膨润土的磷去除效果优于其他两种,对河水中总磷的平均去除率为77.41%,磷含量在第7天达到Ⅳ类水水质标准。同时镧改性膨润土对氮和含碳有机物也有一定的去除效果,在第7天对总氮的去除率达到最高值50.78%,在第3天对含碳有机物的去除率为18.34%。

壳聚糖-镧改性膨润土的制备及除藻除磷性能

为解决对于富营养化水体同步进行除藻、除磷的问题,采用膨润土作为基质材料,通过壳聚糖和镧进行复合改性处理,制备了壳聚糖-镧复合改性膨润土(CLMB),考察了CLMB的除藻除磷性能及相关的影响因素,并将CLMB用于富营养化水体修复研究。结果表明:制备的CLMB在投加量为50 mg·L^(-1)时,叶绿素a(Chl-a)和浊度去除率分别为95.63%和92.55%;CLMB在pH为4~8及淡水环境下除藻效率较高;CLMB对磷的吸附更适合Langmuir方程和准二级动力学模型,在35℃时CLMB对磷的饱和吸附量达到13.46 mg·g^(-1)。CLMB用于富营养化水体修复的结果表明,CLMB具有快速絮凝除藻作用,富营养化水体从修复前的重度富营养化改善至中营养水平,沉水植被得到有效恢复。

两种改性膨润土对废水中F^-的吸附研究

选择铝盐和镧盐对膨润土进行改性,制得铝改性膨润土(Al-Bent)和铝镧改性膨润土(Al-La-Bent),并用红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)进行结构表征,通过批量实验比较两种改性膨润土的除氟性能,讨论了不同煅烧温度、p H值和反应时间对除氟效果的影响,采用吸附动力学和等温吸附实验揭示吸附机理。结果表明,Al-La-Bent的除氟能力高于Al-Bent,La的掺入有助于提高吸附效率。当p H值为5. 6,投加量为5 g/L、反应温度为25℃,搅拌时间为60 min时,Al-Bent和Al-La-Bent的除氟率分别达到74. 65%和78. 90%。整个吸附过程符合准二级动力方程,等温曲线用Langmuir方程描述更为准确。

LMB的制备及联合陶瓷膜用于二沉池出水深度除磷

使用高效微波加热法制备功能性材料镧改性膨润土(Lanthanum-modified bentonite, LMB)吸附磷,利用扫描电镜SEM、X射线衍射仪、比表面积孔径分析仪对改性前后膨润土的微观形貌和组份进行分析,表明改性后层间距增大0.28 nm,对磷的吸附效能提升;将LMB应用于吸附-超滤工艺用于污水厂二沉池出水深度除磷。结果表明,La成功负载在膨润土上,采用吸附-超滤工艺不仅能发挥LMB高效除磷的作用,且能有效缓解膜污染。

风浪扰动对底泥内源磷钝化效果的影响

利用Y型旋浆式沉积物再悬浮发生装置,模拟太湖常见风情条件下对两种底泥磷钝化剂(热改性富钙凹土与镧改性膨润土(商标Phoslock))控磷效果的影响.研究结果表明,与对照相比,底泥钝化剂的添加均可增强表层底泥的抗风浪扰动能力,降低了风浪对钝化层的侵蚀深度,减少了上覆水体中悬浮物的含量,且同时可降低上覆水体中可溶性活性磷(SRP)的浓度及可移动磷的含量,增加了惰性磷和钙磷的比例.与中风条件相比,大风条件增加了侵蚀深度?上覆水悬浮物含量?可溶解活性磷的浓度及可移动磷含量,降低了惰性磷和钙磷的比例.以上结果表明,虽然风浪扰动的剧烈程度对底泥磷钝化技术有影响,但底泥磷钝化技术依然可以应用于浅水富营养化湖泊内源磷的治理.

富营养化水体原位控磷技术研究及应用

为有效抑制底泥中磷的释放,进而控制富营养化水体蓝藻水华,提出以镧改性膨润土(Phoslock)为修复材料的底泥原位修复技术。通过多因素作用下的静态、动态模拟试验,同时结合现场水体治理工程的实际应用及跟踪监测,首次分析、研究镧改性膨润土的应用对底泥中不同形态磷转化和固化的效果以及对控制水体富营养化的贡献,为类似富营养化水体污染的防治提供理论依据。结果表明,Phoslock用量为0.5kg/m2时,上覆水中正磷酸盐质量浓度在10d内降至0.02mg/L,即使在厌氧和高pH值(pH=9.0)条件下,底泥抑磷率也能达到98.3%,底泥释磷速率为-8.20 mg/(m2·d)(负值代表Phoslock对磷的吸附),底泥中的活性磷逐渐被惰性化为稳定态磷,现场监测结果与室内模拟试验取得的结论一致。

CMK+LMB联用修复富营养化水体研究

为了通过对磷和藻类的控制实现对富营养化水体的快速修复,该文采用CMK+LMB联用方法对富营养化水体开展修复实验研究。研究结果表明,相比单一絮凝剂或镧改性膨润土的使用存在的局限性,CMK+LMB联用能够快速沉淀水体中的藻细胞及除磷。实验开始后第1天,藻细胞密度从实验前的14.37×10^(6)cell/L迅速降至3.20×10^(6)cell/L,降幅达到78%。实验开始后水体透明度从0.42 m迅速提高至1.2 m,水体水质大幅度改善,第6天水体从重度富营养化状态改善至中营养水平;表层沉积物中磷的形态的稳定性得到提升,活性磷组分平均占比从26.07%下降至17.93%。研究结果表明,使用CMK+LMB联用技术能够在短期内达到修复水体富营养化的目的,并通过固磷作用持久性的稳定水质,防止水质的再次恶化。