探讨常见化学除磷剂在不同条件下的除磷效果
除磷的主要方法之一是生物除磷，其优点是不需要添加化学品，运行成本低。 但生物除磷法对运行控制要求较高，适应性和灵活性不够。 而且仅采用生物除磷法很难达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的A级标准，一般需要辅助。 化学除磷方法即可满足要求。 了解各种化学除磷剂的除磷特性对于化学除磷具有重要意义。 本文选取6种常用除磷剂（氯化铁、氯化铝、氯化钙、硫酸铝、PAC和PFS）考察pH、用量、搅拌时间对其除磷效果的影响，以期为应用提供参考化学除磷剂在废水处理中的应用
1实验部分
1.1 仪器和试剂实验水样：磷酸二氢钾配制的模拟含磷废水，模拟废水N:P=1:1。
仪器：722N可见分光光度计、PHS-25C数字酸度计、78-1磁力搅拌器、MGS-2200快速消解仪、干燥箱。
药品：FeCl3（铁含量7%）、AlCl3（铝含量7%）、CaCl2溶液（钙含量7%）、MgSO4（镁含量7%）、Al2(SO4)3（铝含量7%）、多氯化铝（ PAC，铝含量10%），聚合硫酸铁（PFS，铁含量7%）。
1.2 实验方案
采用钼锑分光光度法测定磷含量。 选用氯化铁、氯化铝、氯化钙、硫酸镁、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)等6种除磷剂。 通过设定不同的pH值、不同的搅拌时间和不同的投加量,探讨这三个变量对上述六种化学除磷剂除磷效果的影响。
2结果与讨论
2.1 pH值对除磷效果的影响
2.1.1 pH值对无机盐除磷剂除磷效果的影响
测定了氯化铁、氯化钙、硫酸镁和氯化铝四种无机盐除磷剂的添加量为200mg/L、搅拌时间为100mg/L时的除磷率与pH的函数关系。 5分钟。 健康）状况。 实验结果如图1所示：
从图1可以看出，随着pH值的升高，氯化铁和氯化铝的除磷率先升高后降低。 三氯化铁的最佳除磷pH值为4~5，而氯化铝的最佳除磷率为6。这是因为在除磷过程中，铁离子、铝离子和磷酸根离子形成沉淀，还会发生水解反应，生成络合物和氢离子。 这些络合物可以吸附污水中的含磷杂质，提高pH值。 ，水解反应向前进行，更有利于除磷。 但当pH达到一定值时，铁离子、铝离子和氢氧自由基会随着pH的升高而发生反应，与上述除磷过程竞争，不利于除磷。 从图1可以看出，随着pH的升高，氯化钙的除磷率增大，但当pH>10时，除磷率变化不大。 氯化钙的除磷机理为：5Ca2++7OH-=Ca(OH)2(PO4)3↓+6H2O。 相关研究表明，当pH为7时，磷酸盐主要以H2PO4-的形式存在，并与钙离子发生反应。 生成多羟基磷灰石，消耗水体中大量氢氧根离子，使溶液呈酸性，除磷效果差。 当pH增至9时，磷酸盐主要以PO43-和HPO42-形式存在，主要生成磷酸氢钙和磷酸三钙，有利于除磷。 因此，pH增加到9后，氯化钙具有更好的除磷效果，选择pH=10作为其最佳除磷pH。 另外，硫酸镁的除磷率随着pH值的升高先增大后减小。 这是因为含氮、磷的污水与硫酸镁反应生成磷酸镁铵并产生氢离子。 如果处理液的pH值太低，则不利于沉淀。 pH值过高，处理液中铵离子浓度下降，不利于沉淀。 硫酸镁的最佳除磷pH值为9。
2.1.2 pH值对复合除磷剂除磷效果的影响
在除磷剂用量为100 mg/L、搅拌时间为5 min的条件下，测定了PAC和PFS两种复合化学除磷剂的除磷率随pH的变化。 实验结果如图2所示：
如图2所示，pH值对复合除磷剂的除磷效果有显着影响。 随着pH值的增加，PAC和PFS的除磷效果先上升后下降。 最佳除磷pH值分别为7.5和8。 PAC和PFS除磷率随pH的变化可能与不同pH下复合化学除磷剂的不同形式有关。 在低pH值时，PAC和PFS分别以Al3+和Fe3+的形式存在于水体中，不能起到粘附和架桥作用去除水中的杂质，除磷效果较差； 在中性和弱碱性条件下，PFS和PAC的水解产物主要为高电荷聚合物络合物，缔合吸附能力强，除磷效果好； 在较高pH值下，PAC和PFS首先与高浓度氢氧自由基结合，分别生成偏铝酸负离子和氢氧化铁沉淀，减少缔合吸附，导致除磷率下降。
2.2 投药量对除磷效果的影响
测定了在pH=7、搅拌时间5分钟的条件下，氯化铁、氯化铝、氯化钙、硫酸镁、PFS和PAC的除磷率变化。 实验结果如图3所示。
从图3可以看出，随着投加量的增加，氯化钙的除磷率几乎保持不变。 这是因为氯化钙在较高的pH值下可以有效除磷，且实验是在pH=7时进行的； 氯化铁、氯化铝、硫酸镁的除磷率随投加量的增加先增加后保持不变。 三氯化铁的最佳投加量为250mg/L，氯化铝、硫酸镁的最佳投加量为250mg/L。 最佳投加量为200mg/L。 这三种除磷剂在除磷过程中都会产生H+。 当投加量达到一定值时，产生过多的H+，使处理液的pH值降低，对除磷效果有一定的影响。 因此，添加量增加到一定值后，除磷率并没有明显提高。 复合除磷剂PAC、PFS的除磷率随投加量的增加迅速增加，但当投加量超过120 mg/L时，除磷率下降。 这可能是因为随着剂量的增加，PAC和PFS中和了离子的表面电荷，导致胶体不稳定。 絮体体积增大，吸附更多磷，提高除磷效果。 当投药量超过120mg/L时，在搅拌过程中，一些过大的絮体会解体，导致部分溶解的磷再次返回水体，导致除磷率下降。
2.3 搅拌时间对除磷效果的影响
由2.1.1结论可知，氯化钙和硫酸镁的最佳除磷pH值分别为10和9。 这里选择pH=10作为处理条件，即氯化钙和硫酸镁的投加量为100mg/L，分别用pH=10测量氯化钙和硫酸镁随搅拌时间的变化； 当投加量为100mg/L、pH=7时，分别测定三氯化铁、三氯化铝和PFS。 ，PAC随搅拌时间的变化，实验结果如图4所示：
如图4所示，当搅拌时间达到6分钟时，6种除磷剂的除磷率随着搅拌时间的增加没有明显变化。 这说明混合均匀后，混合时间对除磷率没有影响。
综上所述
(1)pH值对化学除磷剂的除磷效果有显着影响。 随着pH值的升高，三氯化铁和氯化铝的除磷率先升高后降低，三氯化铁的最佳除磷pH值在4~5之间。其中，氯化铝除磷的最适pH值为6 pH值较高时，氯化钙可有效除磷。 其除磷率随着pH的升高而增大，最适除磷pH为10。随着pH的升高，硫酸镁的去除先增大后减小，最适除磷pH为9。复合化学除磷剂PAC和PFS的除磷效果随pH值的升高先增大后减小，其最佳除磷pH值分别为7.5和8。
(2)除磷剂用量对除磷效果影响较大。 随着投加量的增加，无机盐除磷剂的除磷效果先增加后保持不变。 三氯化铁最佳投加量为250mg/L，氯化铝最佳投加量为200mg/L，硫酸镁最佳投加量为200mg/L； 复合化学除磷剂PAC和PFS的除磷率随着投加量的增加首先增加。 先增加后减少，最佳用量为120mg/L。
(3)当混合物混合均匀时(搅拌时间为6分钟)，搅拌时间对各化学除磷剂的除磷率没有影响。