硫铝酸盐水泥去除微污染水体中磷的性能及机理

作     者：杨蕤 刘国 黄艳采 张琪琪 徐芬 廖兵 刘静 Yang Rui;Liu Guo;Huang Yancai;Zhang Qiqi;Xu Fen;Liao Bing;Liu Jing

作者机构：成都理工大学生态环境学院成都610059 国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室(成都理工大学)成都610059 贵州省地质矿产勘查开发局一○四地质大队贵阳558000 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)成都610059 

出 版 物：《湖泊科学》 (Journal of Lake Sciences)

年 卷 期：2022年第34卷第3期

页      面：828-842页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：2019年四川省环境治理与生态保护重大科技专项(2019YFS0504) 2019年四川省重点研发项目(2019YFS0055) 2020年四川省级大学生创新创业训练计划项目(S202010616147X) 成都理工大学科研启动基金项目(10912-KYQD-06887)和成都理工大学中青年骨干教师发展计划项目(10912-JXGG2020-06887)联合资助。 

主　　题：微污染水体 硫铝酸盐水泥 低浓度磷 除磷机制 吸附 

摘      要：微污染湖泊、水库等水体中磷的去除已成为水质研究的主要方向.磷是造成水体富营养化的关键因素,其浓度较低时即可导致水体富营养化与水华的发生,许多除磷方法对低浓度磷的去除效果不佳.因此,我们从22种天然矿物、火山灰质材料和水硬性材料中,筛选出了能高效去除低浓度磷的硫铝酸盐水泥(代号R.SAC 42.5,简称R),该材料在中性、偏酸性的溶液中呈絮凝体状态.本文从吸附动力学、等温吸附曲线、SEM和XRD分析3个方面研究了R对微污染水体中磷的去除机理、环境因素(pH、温度、光照、扰动和溶解氧浓度)对已被R絮凝体吸附的磷酸盐再次溶出的影响以及R在实际微污染水体中的应用效果.结果表明,中性条件下,R絮凝体在0.5 min内就可完成对磷酸盐的去除.当R絮凝体用量为0.10 g/L时,可将0.10 mg/L的磷酸盐完全去除.初步分析表明,磷的去除是由于R絮凝体与磷酸盐之间的化学吸附作用,吸附初始反应阶段可由Langmuir等温线描述.SEM和XRD分析表明磷酸盐主要吸附在R中的硅酸三钙表面,絮凝后的R通过溶液中离子的网捕、压缩、沉降增加了磷酸盐吸附量.环境因子实验表明,在pH为5.0~8.0范围内,磷酸盐去除率可达90%以上.光、温度和溶解氧不影响磷酸盐的去除.扰动会导致部分磷酸盐解吸,但磷酸盐浓度仍低于0.05 mg/L.对微污染湖泊/水库除磷研究表明,絮凝后的R在湖泊/水库除磷、截留水中悬浮物、预防水体富营养化与水华方面具有潜在的应用前景.