水化硅酸鈣的除磷及磷回收特性研究.pdf

1、磷既是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素，也是一種不可再生且不可替代的資源。開發(fā)和研究與污水處理過程匹配的磷回收材料，已成為資源環(huán)境領(lǐng)域亟待解決的問題?，F(xiàn)有研究表明，具有多孔結(jié)構(gòu)的水化硅酸鈣材料通過釋放鈣離子和氫氧根離子，吸附溶液中磷酸鹽，可以形成有利于羥基磷酸鈣生成的微環(huán)境，促進(jìn)高品質(zhì)磷回收?；谝陨媳尘?，本試驗(yàn)以電石渣鈣質(zhì)材料和白炭黑硅質(zhì)材料作為原料，研究適用于磷回收的具有多孔結(jié)構(gòu)和緩釋特性的水化硅酸鈣材料制備方法，并初步探討了該水化硅酸鈣

2、的除磷性能以及磷回收性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 ①以鈣硅摩爾比為1.8、反應(yīng)時(shí)間為4.5h、反應(yīng)溫度為170℃、攪拌速率為90r/min的條件下制備的水化硅酸鈣結(jié)構(gòu)酥松，材料表面分布有較多的孔隙，水化硅酸鈣的孔結(jié)構(gòu)、平均孔徑及比表面積最大，比表面積為121.03 m2·g-1，總孔孔容為0.65 cm3·g-1，平均孔徑為21.49 nm，且溶鈣能力最強(qiáng)，溶出鈣離子濃度為12.87mg/L。并在此條件下制備的水化硅酸鈣除磷效果最

3、好，殘留磷濃度僅為1.16mg/L，除磷效率為98.84％。結(jié)合以4因素4水平的正交試驗(yàn)表明，最佳合成條件與單因素試驗(yàn)一致，通過極差分析，鈣硅摩爾比為主要影響因素。
　　 ②將最佳工藝條件下制備的水化硅酸鈣用于除磷試驗(yàn)，以反應(yīng)時(shí)間、攪拌強(qiáng)度、溶液的pH值、初始磷濃度以及材料投加量作為除磷影響因素，結(jié)果表明水化硅酸鈣在反應(yīng)時(shí)間為60min、攪拌強(qiáng)度為40r/min、pH值為8.5、初始磷濃度為100mg/L、投加量為4g/L具有最

4、佳的除磷性能，除磷效率達(dá)到98.84％。
　　 ③通過對各種含鈣材料除磷性能的對比發(fā)現(xiàn)，除磷能力大小依次為：水化硅酸鈣>雪硅鈣石>白云石，其除磷效率分別為98.84％、86.14％和51.68％。并考察了各種含鈣材料的磷回收性能，通過材料的重復(fù)除磷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雪硅鈣石在除磷10次后，沉積物中磷含量為11.46％，白云石除磷3次后，沉積物中磷含量僅為2.59％，水化硅酸鈣重復(fù)利用15次以后，沉積物中磷含量達(dá)到17.59％，具有較好的

5、磷回收性能，并進(jìn)一步對除磷前后的水化硅酸鈣材料進(jìn)行了X射線衍射XRD圖譜分析和紅外光譜FTIR分析，發(fā)現(xiàn)溶液中的磷主要生成了羥基磷灰石并嵌入在水化硅酸鈣中。結(jié)合各種含鈣材料的BET分析和SEM分析可知，水化硅酸鈣的比表面積、總孔孔容以及平均孔徑相比而言最大，分別為121.03 m2·g-1、0.65 cm3·g-1和21.49nm，這種酥松的孔隙結(jié)構(gòu)既能使材料具有較強(qiáng)的溶鈣供堿特性，又使材料具有一定的強(qiáng)度，不至于塌陷，可作為富集磷酸鹽的