改性粉煤灰去除城市景观水中磷的试验研究

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1、第41卷第1期西安建筑科技大学学报(自然科学版)Vo1．41No．12009年2月J．XianUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)Feb．2009改性粉煤灰去除城市景观水中磷的试验研究姜毅，曾炎林，吕永涛，吴建伟。，王志盈(1．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055；2．西部建筑科技国家重点实验室(筹)，陕西西安710055；3．华能国际电力开发公司铜川电厂，陕西铜川727100)摘要：利用硫酸改性的粉煤灰对模拟城市景观水体中磷的吸附特性进行了试验，并获得了相应的技术参数，在此基

2、础上对实际城市景观水体进行了除磷试验研究．结果表明：改性粉煤灰在5min之内可基本达到磷吸附平衡，吸附反应符合Langmuir方程，相关系数：0．998，最大吸附容量达到9．19mg／g．搅拌强度G值大于49．7s～、pH值分别为6和12左右时具有良好的吸附效果；磷浓度分别为1mg／L、0．2mg／L、0．04mg／L的模拟景观水体，相应改性粉煤灰投加量分别为670mg／L、220mg／L和100mg／L时，出水磷浓度≤0．02mg／L；当投加量分别提高到1000mg／L、250mg／L和125mg／L时，三种水体的出水磷浓度都检测不出．对实

3、际城市景观水体除磷试验表明，总磷(TP)为0．2543mg／L、可溶性磷酸盐(DP)为0．0263mg／L和TP为0．1122mg／L、DP为0．0163mg／L的两种景观水体粉煤灰投加量为250mg／L时，具有较好的除磷效果，出水TP和DP分别降到了0．02mg／L和0．01mg／L的水平，且出水pH值均呈中性．关键词：改性粉煤灰；城市景观水体；除磷；富营养化中图分类号：X131．2文献标识码：A文章编号：1006—7930(2009)01—0106—06过量氮、磷等营养物排入水体会直接导致水体的富营养化．众多研究表明，我国城市景观水体富营

4、养化的主要原因是氮、磷两种营养盐含量超标口]．因此降低景观水体中的氮、磷浓度可有效控制水体富营养化．一方面，由于自然水体中固氮菌的存在，脱氮后的水体依然能够在一段时间内慢慢提高氮的浓度；另一方面，可以通过打破水体中氮、磷的比例平衡，降低其中的一种营养物浓度到一定水平来抑制水体的富营养化发生．这就使得严格控制水体中磷的浓度变得更有意义．目前景观用水一般都采用物化法、生化法工艺处理，成本较高．因此，开发出低廉高效的控磷、除磷技术具有重要的实用价值．粉煤灰是火力发电厂煤粉在高温下燃烧形成的工业废渣，其颗粒小、比表面积大，对重金属、无机氮、有机物及无

5、机磷等物质均具有较强的吸附能力，是我国排放量最大的工业废渣之一[3]．目前粉煤灰在除磷方面大多应用于高浓度含磷废水，工程应用中存在投加量高、灰水分离难、出水pH值超标等难以解决的问题[4]，而利用粉煤灰对富营养化城市景观水体中低浓度磷进行直接吸附去除的研究相对较少，且效果不甚理想．本试验通过利用改性粉煤灰对城市景观水体中磷的处理效果研究，初步探讨改性粉煤灰吸附去除城市景观水体中磷的可行性，为城市景观水体富营养化的控制寻找低廉有效的途径．1试验材料与方法1．1试验材料试验用粉煤灰取自西安某火力发电厂，其化学组分见表1；试验分别以模拟城市景观水体

6、和实际城表1试验用粉煤灰的化学组分Tab．1Thecompositionofflyash收稿日期：2008-05—06修改稿日期：2008—11-28基金项目：陕西省教育厅专项(07JK304)；西安市科技计划项目(GGO62O1)作者简介：姜毅(1979一)，男，陕西西安人，博士研究生，研究方向：水体水质模拟及污染治理第4期姜毅等：改性粉煤灰去除城市景观水中磷的试验研究107市景观水体为研究对象，对比研究粉煤灰和改性粉煤灰对磷的吸附特性．试验用模拟城市景观水体由不同浓度的磷酸二氢钾(AR级)溶液配制而成．城市景观水体取自西安兴庆湖和大唐芙蓉

7、园内的湖水．水质{l口表2所示．表●⋯2城市⋯景观，⋯水水⋯质J_-Tab．2Waterqualityofurbanlandscape1．1．1改性粉煤灰的制备将粉煤灰与0．5mol／L的硫酸按1：4混合后在105℃下烘干，磨碎到一定粒度后备用．1．1．2试验仪器DBJ一621六联搅拌仪，BS210S电子天平，UV7504紫外可见分光光度计，pH值S-3C精密pH值计，202—1A型电热恒温干燥箱．1．2试验方法1．2．1分析方法磷酸盐：钼锑抗分光光度法[7]；pH值：玻璃电极法．1．2．2粉煤灰的磷吸附特性试验(1)条件影响试验条件影响试验

8、的方法如表3所示．表3试验方法Tab．3Testingmethods(2)等温吸附曲线取1g粉煤灰和改性粉煤灰分别投于1000mL含不同磷浓度的模拟水样中，通过试验