沸石去除废水中磷的研究进展.docx
(兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州),,,(,,中国):,.,.:；；；近年来，随着经济的发展，水体的富营养化问题日益严重，氮和磷作为造成水体富营养化的主要原因，备受关注，如何去除水体中的氮和磷成为研究的热点。
目前，国内外常用的除磷方法主要有：沉淀法、生物法、吸附法和离子交换法。其中吸附法和离子交换法由于占地面积小、工艺简单、操作方便、应用范围广而受到广泛关注。沸石是骨架硅酸盐中的一类矿物，结构比较复杂，主要由三维硅（铝）氧晶格组成。硅氧四面体是沸石结构的基本单元，由一个硅离子和周围的四个氧离子组成，排列成四面体状。硅氧四面体之间通过四个角顶点（而不是通过四面体的棱和面）相互连接，形成硅氧四面体群。由于硅氧四面体连接方式不同，在沸石结构中形成了许多孔洞和通道。正是由于沸石具有如此独特的内部结构，才使其具有良好的吸附性能。 目前已经广泛应用于去除废水中的各种杂质离子，而利用沸石除磷是其中的重要途径。天然沸石经过改性后，可明显改善其孔隙率和表面活性，从而大幅度提高吸附性能、离子交换性能和催化性能等，从而提高其使用价值。近年来，利用沸石处理废水中氨氮的报道较多，但用于除磷的报道相对较少。本文就天然和改性沸石在除磷方面的进展及应用前景作一综述。沸石除磷机理沸石作为一种新型除磷材料，阐明其作用机理对提高其使用价值至关重要。沸石除磷的基本原理是利用沸石多孔或比表面积大的特点，通过磷在沸石表面的附着吸附、离子交换或表面沉淀等方式实现污水的除磷过程。
沸石吸附除磷过程既有物理吸附，也有化学吸附。孙兴斌等对天然沸石和改性沸石进行微观表征，发现天然沸石中含有较多杂质，堵塞其孔隙，不利于磷离子的吸附。改性沸石的比表面积增大，从而提高了沸石的吸附性能。朱文涛等结合天然沸石组分含量，研究了天然沸石对磷的等温吸附特性及吸附动力学，得出天然沸石主要为物理吸附。张学清等研究表明，天然沸石对磷的吸附机理主要是通过矿物表面的羟基，包括：静电作用、氢键作用、阴离子作用以及二价和三价金属离子的促进作用。 天然沸石在水体除磷中的应用现状韩金柱等采用天然沸石进行磷的吸附研究发现，天然沸石对磷无明显的吸附作用，最高去除率不足20%，且随着振荡时间的增加，去除率呈负增长趋势。赵桂玉等的研究表明，该方程能更好地描述沸石对磷的吸附等温线特征，在2560目下沸石对磷的最大饱和吸附容量为101.01mg/kg。叶志平等模拟塘水密闭、不流动状态，在500mL烧杯中加入500mL富营养化塘水和22%的NaOH，去除率为22%。结果表明，天然沸石对磷的去除率较低，只有27%，之后基本失去了除磷效果。 这一结果也说明天然沸石的除磷效果并不明显。综上所述，天然沸石的除磷效果不佳，其原因在于天然沸石中含有大量的杂质，孔隙被Na、H2O等粒子堵塞，使得连通程度变差，因此天然沸石对磷的吸附能力较弱，往往不能满足处理要求。
为了使沸石除磷效果更好，实现环保条件下资源的合理利用，需要对沸石进行改性。改性沸石在水体除磷方面的现状为了充分发挥沸石的吸附性能和离子交换性能，需要对天然沸石进行改性或活化。沸石的改性方法主要有5种。（1）盐改性：盐改性的原理是利用盐中的阳离子与天然沸石中原有的阳离子进行交换，改变天然沸石的孔道大小，从而增强沸石与阳离子之间的相互作用，提高沸石的吸附性能。唐启祥用MgCl2和AlCl3对天然沸石进行改性，得到改性沸石。结果表明，改性沸石的除磷效率可达96.7%，而相同浓度下天然沸石的除磷效率仅为11%。 周明达等探讨了铝盐、镁盐改性沸石的粒径、废水中磷浓度、废水温度、接触时间等因素对除磷效果的影响。结果表明，当沸石粒径为0.15～0.60 mm，磷含量小于100/L，接触时间为常温时，对磷有很强的去除效果。（2）碱改性：碱改性可以选择性地从沸石中除去硅，降低硅和铝以提高与硅铝比有关的离子交换性能。常用的处理剂为氢氧化钠。闫春香等研究了碱改性沸石用NaOH溶液处理后的性能，选择性地从骨架中萃取硅来改变处理后样品的硅铝比；最佳条件为700.-1NaOH溶液处理30分钟。
(3)高温煅烧：天然沸石的孔道内通常会被一些可交换阳离子、水分子等杂质堵塞，因此孔道连通性较差，限制了它的吸附、离子交换和催化活性。煅烧可以有效除去沸石孔道内的水和杂质，疏通、恢复和重建孔道的连通性，使孔道更加洁净通畅，比表面积增大，孔隙率提高，孔容增大，得到吸附性能更好的改性沸石。实验结果表明，高温处理对沸石的除磷率有明显的提高，固液比为350的改性沸石除磷率达到55%，比天然沸石提高了18%。陈良霞等采用六水合三氯化铁、高温煅烧对沸石进行改性。 结果表明,当沸石投加量为10时,(4)阳离子表面活性剂改性:用阳离子表面活性剂改性天然沸石的目的主要是为了提高其对阴离子的吸附性能。周明达等采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对浙江天然沸石进行改性。试验表明:与天然沸石相比,HDTMA-沸石除磷效果明显提高;反应速度加快,在1时即可达到平衡;HDTMA-沸石与磷酸根离子的反应适宜在碱性条件下进行;随着磷酸盐溶液浓度的增加,沸石的吸附容量增大,达到一定量后趋于平衡。用HDTMA对天然沸石进行改性,表面活性剂可以增强沸石表面吸附能力,促进聚磷菌快速生长,可以有效去除废水中的磷。
[收稿日期] 2014-04-09 [资助项目] 兰州交通大学本科生科技创新项目（DXS-KJCX-2013-017） [作者简介] 石红云(1990-)，女，甘肃庄浪人，本科，主要研究方向为水污染控制。 摘要]沸石作为一种储量巨大的矿物，对废水中多种污染物有很强的吸附作用，在污水处理中应用十分广泛。本文介绍了天然和改性沸石在去除水中磷方面的研究现状和进展，总结了沸石的除磷机理，并展望了未来的应用前景。 [关键词] 沸石；改性；吸附机理；磷 [中图分类号] X5 [文献标识码] A [文章号] 1007-1865(2014)15-0165-01，达到处理、净化污水的目的。 （5）二沉池。活性污泥法产生的废水经沉淀分离出水，沉淀下来的污泥通过水位压差自流至污泥池，再经污泥泵一部分返回生化系统，其余污泥排至污泥浓缩池。1.4水质、水量不均匀，调节池内空气搅拌，充分混合。酸化工艺。池内安装潜水搅拌器，接种大量厌氧污泥，废水在池内流动过程中与污泥充分接触，经过水解、酸化、产酸、产甲烷四个阶段，大部分有机物降解生成CH4和CO2。减轻后续好氧工艺的有机负荷，是项目出水达标的有效保障措施。
1.5 主要建筑物本工程实例所涉及的主要建筑物如主要建筑物表2所示建筑物名称数量/主要参数筛池3.0m1.0m1.539.0m12.0m4.017.0m6.226.0m4.0运行情况（1）工程调试初期，出现生化系统污泥培养失败问题。经分析发现，新建企业糖厂生产异常，导致排入处理设施的废水水质严重超过设计指标，特别是CODcr浓度达到/L以上，pH值低于3。遂采用投加NaOH调节pH至中性、分批进水的调试方式，同时建议企业尽快调整生产设备，减少废水水质波动。 （2）本项目2012年通过环保局验收，出水各项指标均达到《制糖工业水污染物排放标准》（-2008）中新建企业水污染物排放限值，详见出水水质监测数据表Tab.3离子-1日期.27.3经济分析本项目总投资1445万元，其中土建投资718.6万元，设备及其他投资726.4万元。
处理费用为0.625元/吨废水，其中：电费0.18元/吨废水；化学药剂费0.38元/吨废水；人工费0.05元/吨废水。结论（1）由于甘蔗种植模式的原因，甘蔗糖厂产生的废水具有季节性，压榨季节一般在11月至3月。（2）甘蔗糖厂出水水质特点为：COD高，可生化性好，水中色度、SS较高。特别是新建企业，在制糖工艺设备调试过程中容易产生大量高浓度废水，易对污水处理系统造成冲击，因此在污水处理工艺选择上要考虑耐冲击工艺。本工艺“水解酸化+活性污泥法”在广西某糖厂实际应用中具有投资成本低、运行成本低的特点。 处理效果良好,运行以来出水一直能够稳定达标。参考文献[1]尹世俊.水处理构筑物设计与计算[M].北京:化学工业出版社,2003。王少文.高浓度有机废水处理技术与工程应用[M].冶金工业出版社,2003。[3]陈桂,马玉娇.甘蔗制糖废水污染控制研究[J].化工与设备,2008:155-156。(本文文档格式:黄子懿.甘蔗制糖废水处理实例[J].广东化工,