粉末狀除磷材料的固定化成型及除磷性能的研究.pdf

1、目前，根據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理率已達(dá)到91％，但水體的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題依然嚴(yán)重，面對(duì)改善環(huán)境質(zhì)量的壓力，污水廠的提標(biāo)改造已迫在眉睫、大勢(shì)所趨，尤其是在黑臭水體整治流域，對(duì)磷的排放要求更加嚴(yán)格，執(zhí)行Ⅳ類甚至Ⅲ類水體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的趨勢(shì)也愈加明顯，在這種情況下開(kāi)發(fā)磷的深度去除技術(shù)意義重大。
　　作者結(jié)合化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論分析發(fā)現(xiàn)，為滿足越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保要求，進(jìn)一步提高現(xiàn)有污水廠末端化學(xué)除磷的程度，不僅會(huì)增加污水處理的藥劑成本，還會(huì)伴隨

2、除磷要求的提高，增加尾水中Al3+或Fe3+等除磷劑的平衡濃度，進(jìn)而增加污水廠排放尾水的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)吸附作用原理，吸附除磷是把水溶液中低濃度磷吸附于固體表面而實(shí)現(xiàn)磷去除的過(guò)程。在吸附過(guò)程中，不會(huì)增加水溶液中的金屬離子濃度，避免了提高除磷要求而潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。但是，在查閱資料和前期試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，大顆粒吸附材料的除磷能力通常較低，而粉末吸附材料在水處理過(guò)程中容易流失、不易回收。為此，論文擬以具有良好吸附除磷能力的粉末材料為基礎(chǔ)，通過(guò)固定化技

3、術(shù)，構(gòu)建一種新型的固定化粉末除磷材料，期望獲得優(yōu)越的吸附除磷效果。主要研究?jī)?nèi)容包括：篩選具有良好除磷性能的粉末狀除磷材料、粉末狀除磷材料的固定化及影響因素研究以及固定化除磷材料的吸附除磷性能研究，得到以下結(jié)論：
　　①通過(guò)序批式試驗(yàn)和連續(xù)流濾柱試驗(yàn)，考察了方解石、活化方解石、水化硅酸鈣、酸性氧化鋁、活性氧化鋁、納米氧化鋁六種粉體材料的除磷性能，結(jié)果表明：水化硅酸鈣（CSH）是這批材料中除磷性能最好的材料，不僅在序批試驗(yàn)中去除低濃度

4、磷（TP<2mg/L）時(shí)，去除率可達(dá)100%，且在連續(xù)流濾柱試驗(yàn)中運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)最久，但粉末流失明顯。
　?、谘芯苛怂杷徕}粉末（CSH）除磷材料的固定化成型方法，研究表明采用聚乙烯醇固定化機(jī)理可以實(shí)現(xiàn)CSH粉末的固定化成型，通過(guò)單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)優(yōu)選出最佳固定成型制備方案：PVA濃度為8%；NaNO3濃度為25%（w/v）；CSH與PVA溶液質(zhì)量比為1:10；交聯(lián)時(shí)間為2h。
　?、弁ㄟ^(guò)FTIR、BET及SEM對(duì)固定化PVA

5、-CSH材料的理化特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：固定前后，CSH基團(tuán)種類不發(fā)生改變；固定化材料孔徑較大（平均孔徑為249.370?），且由SEM掃描電鏡可直觀看到PVA-CSH表面及截面含有大量的孔隙，成網(wǎng)狀，有利于離子的自由進(jìn)出，能譜分析表明反應(yīng)后P元素吸附于材料之上。
　?、芡ㄟ^(guò)序批式試驗(yàn)分別研究了CSH粉體材料和PVA-CSH固定化材料的吸附等溫過(guò)程及動(dòng)力學(xué)過(guò)程，結(jié)果表明：這兩種材料的吸附等溫曲線均符合Langmuir等溫方程，C

6、SH和PVA-CSH的理論最大吸附量分別為31.06mg/g和28.15mg/g， CSH固定化成型后的理論最大吸附量略有減少。當(dāng)用于深度處理低濃度（TP<2mg/L）含磷尾水時(shí)，CSH粉體材料系統(tǒng)120min基本達(dá)到平衡，PVA-CSH材料系統(tǒng)的平衡時(shí)間為240min，平衡吸附量分別為0.96mg/g和0.95mg/g，符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　?、菀苑垠w材料和固定化粉體材料構(gòu)建了CSH和PVA-CSH連續(xù)流吸附濾柱，在裝填40

7、gCSH和含40gCSH的PVA-CSH除磷材料，水力停留時(shí)間為20min的情況下，分別連續(xù)運(yùn)行5天和7天均能保證出水TP<0.5mg/L，其中，PVA-CSH濾柱出水COD始終小于10mg/L，NO3--N的出水濃度值小于2mg/L，PVA-CSH濾柱出水濁度接近0NTU，顯著優(yōu)于CSH粉末濾柱系統(tǒng)。
　　⑥研究了連續(xù)流吸附濾柱中PVA-CSH材料的氣水反沖洗及酸沖洗的解吸再生性能，結(jié)果表明：氣水反沖洗的方式難以使磷解吸出來(lái)，酸