【摘 要】
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近年来,随着工业和生活质量的不断提高,我国湖泊的富营养化问题日益严重。据调查,我国的磷控制性湖泊占多数。因此,减少磷含量是控制湖泊富营养化的关键。国际上现有的锁磷材料存在吸附容量低,成本高等问题,本文采用矿产丰富的凹凸棒石和易制得的生物炭为载体进行金属溶液改性,制备出镧铝复合改性基质材料La/Al@TBA和生物炭-凹凸棒复合锁磷材料La/Al@BA,并在实验室进行了批处理实验和长期模拟实验,研究了
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近年来,随着工业和生活质量的不断提高,我国湖泊的富营养化问题日益严重。据调查,我国的磷控制性湖泊占多数。因此,减少磷含量是控制湖泊富营养化的关键。国际上现有的锁磷材料存在吸附容量低,成本高等问题,本文采用矿产丰富的凹凸棒石和易制得的生物炭为载体进行金属溶液改性,制备出镧铝复合改性基质材料La/Al@TBA和生物炭-凹凸棒复合锁磷材料La/Al@BA,并在实验室进行了批处理实验和长期模拟实验,研究了锁磷材料的吸附容量和实际固磷效果,主要结论如下:（1）生物炭-凹凸棒复合锁磷材料中镧、铝金属分别占干基的比重为5%和2%。通过等温吸附实验发现符合Langmuir和Freundlich模型,经Langmuir方程计算得到的最大吸附量为32.3 mg/g,且符合准一级和准二级动力学模型。综合考量机械强度和吸附容量两种因素,选用在500度下烧结1 h的镧铝复合改性La/Al@TBA型基质材料。通过等温吸附实验发现符合Langmuir和Freundlich模型,经Langmuir方程计算得到的最大吸附量为20.3 mg/g,且符合准一级和准二级动力学模型。两种锁磷材料可以在较宽的p H值范围内使用。在不同竞争阴离子存在的条件下,材料的除磷效果几乎没有影响。（2）对La@TBA和La/Al@TBA进行表征分析时发现,经过金属溶液改性后,材料中的镧铝含量均大幅增加;经过高温煅烧后的基质材料中含钙量下降,同时高温煅烧有利于增大基质材料的比表面积。在La/Al@TBA上磷以HPO42-和H2PO4-的形式存在。La 3d和Al 2p高分辨率光谱表明可能形成La-O-P和Al-O-P络合物。色谱柱的动态实验表明,吸附剂质量增大,进样初始浓度较小,出水量逐渐增大,当初始浓度为1 mg P/L,吸附剂质量为15 g时,出水量达到118.9 BV。在长期吸附柱实验中,8 h的HRT实验组对磷酸盐的去除效果明显优于4 h的HRT实验组,在整个60 d室内模拟阶段,磷的去除率达到98.4%以上。（3）室内柱状样长期培养实验结果表明,La/Al@BA在相同投加量前提下对柱状样中上覆水体、间隙水释放和沉积物控磷作用中均优于ACLA和Phoslock（?）。La/Al@BA处理组在1X,2X投加量下对应的间隙水磷酸盐去除率分别为78.5%和87.0%,能够削弱96.1%以上的磷酸盐释放通量。对材料处理后的表层沉积物进行磷分级研究,发现La/Al@BA可以使表层0-2 cm,2-4 cm沉积物中的Mobile-P含量分别降低了23.2%,12.8%,转化为更加稳定的Ca-P组分,其对应表层分别增加了27.9%,17.4%。
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