磁性锆铁改性膨润土添加对河道底泥磷迁移与形态转化的影响

首先采用Fe^(3+)、Fe^(2+)、溶解性锆盐、膨润土和碱液作为原料制备得到了一种磁性锆铁改性膨润土,再通过底泥培养实验考察了磁性锆铁改性膨润土添加对底泥中磷迁移与形态转化的影响.结果表明,在缺氧条件下,河道底泥中磷会被释放进入间隙水中,继而会被释放进入上覆水中,而磁性锆铁改性膨润土添加可以极大地降低底泥中磷向间隙水的迁移通量,最终导致了上覆水中磷数量的显著下降.此外,添加磁性锆铁改性膨润土不仅促使底泥中弱吸附态磷(Liable-P)和氧化还原敏感态磷(BD-P)这2种容易释放态磷向较为稳定的金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)和非常稳定的残渣态磷(Res-P)转变,而且降低了底泥中水溶性磷(WSP)、易解吸磷(RDP)、NaHCO_3可提取磷(Olsen-P)、藻类可利用磷(AAP)和铁氧化物-滤纸提取磷(FeO-P)这5种不同类型生物有效态磷(BAP)含量,从而降低了底泥中磷的释放风险.从底泥中分离出来的磁性锆铁改性膨润土中潜在活性磷(NH4Cl-P+BD-P)占总磷的26%左右,且含一定数量的FeO-P和Olsen-P(含量分别为161 mg·kg^(-1)和127mg·kg^(-1)).因此,及时采用磁分离的方式从底泥中将吸附磷后的磁性锆铁改性膨润土回收是非常必要的.磁性锆铁改性膨润土添加控制河道底泥中磷释放的机制是:改良剂通过对底泥中潜在活性磷和生物有效态磷的钝化作用,以及通过对间隙水中磷的吸附作用,降低了底泥中磷向间隙水的释放风险,导致间隙水中磷浓度的下降,进而降低了底泥-上覆水界面磷的扩散通量,最终导致上覆水中磷浓度的下降.以上结果说明,磁性锆铁改性膨润土是一种非常有希望的用于控制河道底泥中磷释放的改良剂.

磁性锆铁改性沸石吸附疏浚余水中磷酸盐的特性

采用共沉淀法制备了磁性锆铁改性沸石,在研究其对疏浚余水中磷酸盐吸附特性的基础上,采用X射线衍射仪(XRD)表征其结构,探讨吸附磷的特性。结果表明,Langmuir等温吸附模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型均可以较好地描述磁性锆铁改性沸石对疏浚余水中磷酸盐的吸附特征。当吸附剂投加量为18 mg/L、pH值为7时,疏浚余水中磷酸盐的饱和吸附量为11.4 mg/g(以磷计);当pH值为5~7时,磁性锆铁改性沸石对磷酸盐的吸附效果较好,偏碱性条件下吸附量明显下降;当水温在10~30℃时,对磷酸盐的吸附效果随温度的升高而增加;磁性锆铁改性沸石吸附水中磷酸盐的过程属于化学吸附。

钙预处理对磁性锆铁改性膨润土吸附水中磷酸盐的影响

研究制备了2种不同Ca^(2+)含量的磁性锆铁改性膨润土(ZrFeBTs),即磁性锆铁改性原始膨润土(Zr FeRBT)和磁性锆铁改性钙预处理膨润土(ZrFeCaBT),并通过吸附实验考察了Zr FeRBT和ZrFeCaBT对水中磷酸盐的吸附特征,以确定Ca^(2+)预处理对ZrFeBTs吸附水中磷酸盐的影响.结果发现,本研究所制备的ZrFeBTs包含Fe_3O_4和Zr,并且ZrFeCaBT中可交换Ca^(2+)的含量明显高于Zr FeRBT. ZrFeBTs对水中磷酸盐吸附平衡实验数据可以很好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述,动力学实验数据可以很好地采用准二级动力学模型和颗粒内扩散模型进行描述.根据Langmuir模型确定的Zr FeRBT和ZrFeCaBT对水中磷酸盐的最大单位吸附量(以磷计)分别为8. 70 mg·g-1和11. 5 mg·g-1. ZrFeBTs吸附水中磷酸盐的过程属于化学吸附.随着p H值的增加,ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附效果逐渐降低.当溶液共存Cl^-、HCO_3^-、SO_4^(2-)、NO_3^-、Na^+、K^+、Mg^(2+)和Ca^(2+)等阴阳离子时,ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附具有很好的选择性,并且溶液共存的Ca^(2+)会极大地促进ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附.采用Ca^(2+)对膨润土进行预处理,极大地提高了ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附能力.

磁性铁锆改性沸石覆盖对河道底泥磷释放的控制效果

通过批量吸附实验考察磁性铁锆改性沸石对水中磷酸盐的去除性能,再通过底泥培养实验考察磁性铁锆改性沸石覆盖对河道底泥磷释放的控制效果。结果表明:磁性铁锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力良好。无论是在自然状态下,还是在缺氧控制状态下,河道底泥均向上覆水体中释放出一定数量的溶解性活性磷(SRP),而磁性铁锆改性沸石覆盖可以有效控制河道底泥中磷的释放,使得上覆水体中SRP浓度处于非常低的水平(0. 007～0. 031 mg/L)。当覆盖层受到破坏并使覆盖材料与表层底泥混合之后,磁性铁锆改性沸石仍然可以极大地降低上覆水体中SRP浓度,并且使底泥中潜在可移动态磷向较为稳定和非常稳定的磷形态转变,以及促使底泥中生物可利用性磷向非生物可利用性磷转变,使得底泥中磷发生释放的风险降低。以上结果初步表明,磁性铁锆改性沸石是一种非常有希望用于控制河道底泥中磷释放的覆盖材料。