镧改性沸石改良底泥磷吸附特征
镧改性吸附材料除磷研究进展
镧改性吸附材料除磷研究进展吴㊀限㊀张芸蓓㊀罗㊀凡(华中科技大学环境科学与工程学院,武汉430074)摘要:镧改性吸附材料对磷具有特异性,能够大量的除去水体中过量的磷,能有效降低水体污染和蓝藻爆发的风险㊂为了对该材料进行更深入的研究,总结了目前镧改性吸附材料的种类㊁镧改性吸附剂的吸附机理和影响除磷效果的因素,并指出了当前研究的不足和以后的研究方向㊂关键词:镧改性吸附材料;除磷;富营养化RESEARCH PROCESS OF LANTHANUM MODIFIED ADSORPTION MATERIALSIN PHOSPHORUS REMOVALWu Xian㊀Zhang Yunbei㊀Luo Fan(School of Environmental Science &Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China)Abstract :Lanthanum modified adsorption materials are specific to phosphorus and can effectively reduce the risk of waterpollution and cyanobacteria outbreak.In order to further study this material,this paper summarized the types of lanthanummodified adsorbents,the adsorption mechanism of lanthanum modified adsorbents and the factors affecting the phosphorus removal effect,and pointed out the shortcomings of current research and future research direction.Keywords :lanthanum modified adsorption materials;phosphorus removal;eutrophication㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2019-10-30第一作者:吴限(1995-),男,硕士,主要从事废水处理和黑臭水体治理等方面的研究方向㊂wuxian@0㊀引㊀言随着人类生产生活的不断发展,越来越多的磷排放进入湖泊㊁河道等,给地表水体带来一定程度的污染[1]㊂吸附法除磷具有效率高㊁处理成本相对低且基本没有二次污染的优势,在水体修复中具有较好的应用前景[2]㊂从20世纪70年代起,镧改性吸附材料被首次提出,Melnyk 等[3]研究发现镧吸附材料的吸附pH 较为宽泛,且对磷的去除率很高㊂2000年以后对于镧改性吸附材料的研究逐步增多,渐渐成为近几年来研究的热点㊂1㊀镧改性吸附材料的吸附机理镧是第57号元素,相对分子质量为138.905,是一种稀土元素㊂镧改性吸附材料吸附磷既包含物理吸附过程也有化学吸附过程,一方面改性后的吸附材料具有良好的特性,比表面积较大,有利于吸附材料充分利用自身的空隙特性对磷元素进行物理截流㊂另一方面,镧的电子构型为[Xe]5d 16s 2,主要以+3价的形式存在,且对于一些含氧官能团比如说磷酸根等具有较强的亲和力[4,5]㊂在镧改性吸附材料的制备中,镧主要以La(OH)3㊁La 2O 3的形式负载,通常认为镧改性吸附材料的吸附机理主要是以配位体交换为主,这对镧和磷酸根形成的化合物在改性材料表面的稳定性有至关重要的影响㊂这种化学吸附过程,具有吸附速度快㊁吸附能力强㊁通常不可逆等特点[6]㊂何皎洁[7]对比La(OH)3/PAN 纤维吸附前后红外光谱发现La O H 峰位降低,O P O 键加强,并且在1055cm-1出现P O 的非弹性振动,而X 射线衍射图谱中的特征峰与LaPO 4对应(图1),认为镧与PO 3-4之间有化学吸附的作用㊂代世宇[8]的镧改性碳纳米管对比吸附前后的红外光谱和X 射线衍射图谱,证明PO 3-4与 OH 进行了配位体交换㊂Paripurnanda [6]总结了负载金属氧化物或氢氧化物的配位体交换机理,以镧为例则可以表示为:La-OH +2+2H 2PO -4ң(La(H 2PO 4)2)++2OH-2La-OH +2+2H 2PO -4ң(La 2(HPO 4)2)2++2H 2O +2OH-ʏLa(OH)3;һLaPO 4㊂图1㊀La(OH)3/PAN 吸附前后XRD 图谱的比较㊀㊀除了配位体交换以外,还有一些其他的机理进一步促进La 对于磷酸根的去除㊂陆岩[9]等研究氧化镧的除磷机理,认为氧化镧化学性质不稳定,在水中会生成氢氧化镧再吸附磷酸根,弱酸条件下表面带正电的氢氧化镧通过库仑力吸引磷酸根:La-OH +2+H 2PO -4=(La-OH 2)+(H 2PO 4)-2La-OH +2+HPO 2-4=(La-OH 2)2+(HPO 4)2-㊀㊀Zhang 等[10]认为镧改性活性炭的吸附机理不仅仅是因为离子交换和静电引力的作用,还有La-O 引起的路易斯酸碱反应,即由O 提供电子对,La 利用空轨道作为电子对受体进行结合㊂镧除磷的机理(图2)主要是以配位体交换为主,但静电吸引㊁路易斯酸碱反应等能够促进磷酸盐的去除,提高镧改性材料的吸附效果㊂图2㊀镧改性吸附材料的除磷机理2㊀镧改性材料的分类镧改性材料的原料通常采用孔隙率较大的材料,如天然黏土材料㊁碳基材料㊁无机金属氧化物材料等㊂2.1㊀镧改性天然黏土类材料天然黏土类材料如膨润土㊁沸石㊁蒙脱土等,通常具有空隙发达㊁比表面积大的特点,且材料易获得价格便宜,通过煅烧等方式进一步处理后,其空隙结构能够得到进一步提升,使得镧元素在天然黏土材料上负载更加容易㊂Kuroki [11]等制得镧改性膨润土除磷,最大吸附容量能够达到14.0mg /g(本文中材料吸附容量均以正磷酸盐计,后同)㊂Haghseresht [12]等通过对锁磷剂Phoslock 的研究表明,镧改性材料有较好的比表面积,优良的孔道结构进一步强化了镧对磷的吸附效果,其最高吸附容量能够达到32.9mg /g㊂孟顺龙等[13]将沸石进行镧改性后研究发现改性后的沸石对高浓度和低浓度磷的废水均有较为明显的效果,最高吸附容量为7.65mg /g㊂王虹[14]制备的镧改性沸石在pH 9~12的时候除磷效果较好,其吸附动力学符合Langmuir 模型,并通过模拟得出对水中磷酸盐的最大单位吸附量为190mg /g㊂Li Bin 等[15]在沸石上加载氯化镧制备新型除磷剂,除磷效果非常好,最高吸附容量能到50mg /g㊂杨炳飞[16]研究发现在负载镧之前通过高温盐浸的方式处理沸石能够有效提高镧改性沸石的除磷效果,比不处理的沸石对磷的去除率高91.9%㊂Ning Ping [17]等发现新型镧改性沸石能够排除Cl -㊁SO 2-4等阴离子的影响,有选择性的除磷,其最大吸附容量为14.0mg /g㊂Senlin [18]制备的镧改性蒙脱土在25ħ时的吸附容量为27.89mg /g 是铝改性的蒙脱土吸附容量的1.33倍㊂2.2㊀镧改性碳基材料碳基材料如活性炭㊁石墨㊁碳纳米管等,其本身就是吸附性能较强的吸附材料,目前已经被广泛用于废水处理和天然水体的污染物的处理,但由于其本身对污染物并没有选择性,所以并不能用来吸附特定的污染物,而使用镧负载之后能够大幅提升碳基材料对磷的吸附性能㊂Liu [19]等将活性炭进行镧改性后吸附容量能够达到29.44mg /g,远高于活性炭的7.74mg /g [20]㊂Zhang [10]在活性炭纤维上负载镧制得新型材料,其吸附容量为18.33mg /g㊂代世宇[8]则是合成镧碳管薄膜来吸附废水中的磷,在低浓度磷的实验条件下基本可以将磷元素的浓度降低到5μg /L 以下,其理论吸附容量可以达到160mg /g㊂2.3㊀镧改性无机金属氧化物材料金属氧化物作为吸附剂有高吸附速率和大吸附量的特点,进行镧改性后可以通过离子交换和配位键作用来除磷㊂张洁卉[21]使用La-Fe 氧化物作除磷剂并研究其除磷效果,最大吸附容量能够达到110.81mg/g,经过反复再生以后,其吸附容量降低到61.73 mg/g㊂Yang等[22]通过化学共沉淀的方式合成出的载镧四氧化三铁吸附剂在5mg/L的初始磷溶液中吸附容量能够达到13.13mg/g,其效果是未负载镧的1000倍以上㊂杨永珠[23]也是通过共沉淀的方法制得镧铜复合氧化物最大吸附容量能够达到138.33mg/ g,通过高温真空再生以后,其吸附效能只能达到原来的58.6%㊂2.4㊀其他材料除了上面一些常见的材料类型以外还有一些其他合成材料,在负载镧之后能够有效去除废水中的磷酸盐㊂Weiya Huang等[24]使用的中空介孔硅球负载镧后,除磷的pH在3.0~8.0,最大吸附量为47.89 mg/g㊂蔺立诚[25]合成了壳聚糖/氢氧化镧复合气凝胶,其比表面积大能够达到172.74m2/g,吸附过程符合Freundlich模型,对磷的最大吸附量能够达到148.33mg/g㊂Yang等[26]使用分子筛和水合硝酸镧进行改性得到LaxSBA-15,其吸附容量为45.6mg/g,比未改性的分子筛(17.9mg/g)吸附性能大幅提升㊂石稳民等[27]制得镧负载多孔陶粒,其饱和吸附量为11.02mg/g,在高浓度和低浓度含磷条件下均有较好的处理效果㊂3㊀影响镧改性吸附剂除磷的因素3.1㊀pH水中pH影响吸附剂上镧的形态和吸附材料的表面特性,因而不同的pH会影响吸附材料的除磷效率㊂主要是因为在强酸性条件下,负载在吸附材料上的羟基态的镧很有可能溶解变成游离态的镧,导致表面镧离子脱附[28],释放到溶液中,尤其是在pH= 2.3~3.0时[29]㊂由于镧的部分流失,吸附材料与磷酸盐结合的能力有所下降,除磷效率就会大幅下降㊂随着pH逐渐升高,镧流失的问题就会有较大的改善,而且在中性或偏酸性的条件下,吸附剂表面带有大量的正电荷,对磷酸盐具有较强的吸引能力,能使磷酸盐与镧更好的结合㊂当pH过高时,溶液中有大量游离的氢氧根存在,使得吸附剂表面显负电,与带负电的磷酸根离子产生排斥作用,导致吸附剂与磷酸根之间的离子交换能力减弱,吸附容量有所下降[30],所以镧改性吸附材料在中性或弱酸弱碱的条件下有较为理想的除磷效率㊂如图3,La(OH)3/PAN纤维有效吸附范围在pH=3~8之间,当pH=4左右的时候有最大的吸附容量,而当pH<2和pH>8时,除磷效果较差[7]㊂La3+/La(OH)3负载的磁性水凝胶在pH=4.5~10.9的范围内对磷酸盐都有较好的去除效率[30]㊂图中还列举了pH对镧改性沸石[31]㊁镧改性生物炭[32]㊁镧改性碳纳米管[8]的影响,基本上有相似的规律,可见镧改性吸附材料适宜的pH范围较大㊂ˑ 镧改性沸石[31]; ʻ 镧改性生物炭[32];Ә 镧改性碳纳米管[8]; ʏ La(OH)3/PAN[7];һ La3+/La(OH)3磁性水凝胶[30]㊂图3㊀pH对不同镧改性材料的影响3.2㊀吸附温度通常镧改性吸附剂在较高的温度下会有更好的吸附效果㊂比如说负载有镧的SBA-15介孔硅材料在45ħ条件下吸附容量为26.7mg/g,高于25ħ时的吸附容量22.0mg/L[33]㊂究其原因主要是镧改性吸附剂吸附磷酸盐的过程是一个吸热过程,这一结论已经被很多实验验证[8,27,34]㊂但是仍存在一部分例外的情况,汪纯[35]的镧改性多孔硅在温度从20ħ上升到40ħ时(图4),其磷酸盐的吸附量有轻微降低,可能是温度升高后部分已吸附的磷酸盐在表面解吸附造成的,整体来看在20ħ~40ħ温度对该吸附剂无太大影响㊂Tian[18]等的镧/铝蒙脱土材料在温度升高时,吸附磷的能力随之下降,通过热力学计算其ΔH=-61.33kJ/mol,说明该材料的吸附过程为放热反应㊂所以在研究温度对改性材料的影响时仍需通过实验进行判断㊂图4㊀温度对MSF-10(镧改性多孔硅)吸附磷酸盐的影响3.3㊀竞争性离子的影响磷酸盐的竞争离子也会影响改性吸附剂的除磷效果㊂一般认为磷酸盐是通过离子交换的方式附着在吸附材料表面的吸附点位上,共存离子与镧的化合物溶度积相对较小(例如氟化镧的K sp =1.4ˑ10-18)与磷酸镧(K sp =10-24.7~10-25.7)相近时,在竞争离子浓度相对较高的情况下,同性竞争离子的存在导致部分吸附点位被竞争离子占有,减少了磷酸盐可附着的点位,所以磷酸盐的去除率有所下降,同时同性离子之间的排斥作用也会对磷酸盐的吸附产生影响[36]㊂对于阳离子来说,Ca 2+会与磷酸盐形成离子对,因而更容易被吸附,还有一部分Ca 2+在吸附剂表面形成La-P-Ca 的三元配合物后产生了更多的吸附点位,提高除磷效果㊂而Mg 2+与Ca 2+具有类似的促进作用,但也有可能与吸附材料表面的羟基产生配位反应,减少磷酸盐的吸附点位,从而表现出抑制作用[32]㊂Liu 等[37]研究0.01g 镧改性四氧化三铁在有Cl -/SO 2-4/NO -3/HCO -3/Ac -的磷酸盐溶液(40mL,10mg /L)的除磷效果(图5),结果表明不同离子对除磷影响由大到小分别是Ac >HCO -3>SO 2-4ʈNO -3ʈCl -,尤其是HCO -3和Ac -相比较于其他离子而言对磷酸盐吸附点位的竞争作用更强㊂石稳民[27]等的镧负载多孔陶粒在几种竞争离子的体系中对磷酸盐的去除率(图6)从小到大依次为:F ->HCO -3>SO 2-4>NO -3>Cl -㊂当HCO -3和SO 2-4离子存在时,磷酸盐的去除率分别下降到76%和82%;F -离子存在时,下降最为明显,磷酸盐去除率低于20%㊂许润[32]等不仅研究了阴离子对氢氧化镧改性介孔稻壳生物炭的除磷影响,还研究了Ca 2+和Mg 2+的影响,结果发现Ca 2+对于该材料的吸附过程有促进作用,而Mg 2+仍存在抑制吸附过程的可能㊂Ң Cl -; Ә SO 2-4; ʏ NO -3;һ HCO -3; ˑ Ac -㊂图5㊀共存离子对镧改性Fe 3O 4除磷效果影响3.4㊀溶解性有机质大量研究表明,镧改性材料的除磷效果与水中Ң Cl -; Ә SO 2-4; ʏ NO -3; һ HCO -3; ˑ F -㊂图6㊀共存离子对镧负载多孔陶粒除磷效果影响DOC(溶解性有机碳)的浓度呈负相关㊂从化学平衡来看,La 在pH >4的时候会优先与腐殖质发生络合反应,这可能会导致镧改性膨润土的除磷效率达不到期望值[38]㊂Miquel [39]发现随着DOC 浓度的提高,La 与DOC 络合的量越大,且络合量的大小与DOC 的成分和pH 有一定的关系(图7)㊂pH =8比pH =7时La 与DOC 络合的量更大,与磷酸盐结合的量更少㊂当DOC 的成分由100%腐殖酸变成50%腐殖酸+50%富里酸时,La 与DOC 络合的更多,同时还发现溶液中游离态的La 浓度有明显的上升,进一步应证了其除磷效率降低的结果㊂Line Dithmer 等[40]发现随着腐殖酸浓度的升高,镧改性膨润土的吸附量从9.3mg /g 下降到0.3mg /g㊂所以在实际使用镧改性吸附剂除磷时,在投加前需要进行预投加实验,检验水体中的DOC 是否会对吸附剂的除磷效果产生较大的影响㊂但从长期来看,只要给予足够长的时间,SRP(溶解反应性磷)最终还是能够被镧改性膨润土吸附,一定程度上可以克服DOC 带来的影响[39]㊂pH =7ʒ100%腐殖酸-0%富里酸;pH =7ʒ50%腐殖酸-50%富里酸;---pH =8ʒ100%腐殖酸-0%富里酸;㊃-pH =8ʒ50%腐殖酸-50%富里酸㊂图7㊀DOC 对除磷效果的影响4㊀工程应用目前镧改性吸附材料不仅仅停留在实验阶段,欧洲㊁澳大利亚等发达地区已经有少量实际应用镧改性膨润土的案例[](表1)㊂第一次镧改性材料的实际应用是在澳大利亚的Canning River 和Vasse River,在两条河中投加镧改性膨润土后发现两条河中的总磷分别下降了45%和59%㊂除了荷兰的Het GroeneEiland lake 以外,其他水体中应用镧改性膨润土去除率均能达到85%以上,包括在国内的滇池和ALARiver(人工河)内,均能降低总磷和溶解性反应磷至一个较低的水平㊂在荷兰的Het Groene Eiland lake 投加镧改性膨润土收效甚微的原因可能是由于受到其他含氧官能团和腐殖质的影响㊂这说明在使用镧改性吸附材料之前应该提前预测水体中其他干扰物质对吸附材料的影响,通过对处理对象的全面调查才能确保投加的吸附材料能够发挥应有的作用㊂表1㊀镧改性膨润土的应用名字国家水体类型水体特征应用时间镧改性膨润土投加量/t 镧改性膨润土投加量/(kg /m 2)拉古纳尼格尔湖美国水库表面积=0.124km 2最大深度=9.5m 平均深度=3.7m201351.340.414西姆科湖加拿大雨水池表面积=0.0043km 2平均深度=2m 2008 斯坎伦溪水库加拿大水库表面积=0.034km 2平均深度=7m2008~2009180.53滇池中国试验区表面积=0.002km 2最大深度=11m 平均深度=5m2006105人工渠中国人工渠表面积=0.008km 2平均深度=2.5m201040.5坎宁河澳大利亚蓄水河段最大深度<3m2001~200245 瓦塞河澳大利亚蓄水河段最大深度<3m2001~200240 育苗水库澳大利亚水库库容=10,000m 34 乌基镇污水处理厂澳大利亚污水处理池表面积=0.0014km 2平均深度=1m 2008洛根河澳大利亚人工湿地表面积=0.04km 2平均深度=2m2008200.5拉乌布拉肯湖荷兰采砂湖表面积=0.04km 2最大深度=15m200818t 镧改性膨润土2tPAC0.45kg /m 2镧改性膨润土0.05kg /m 2PAC 赫特格罗内埃兰湖荷兰采砂湖表面积=0.05km 2最大深度=4.5m 平均深度=2.5m2008~200914.10.282格林岛弗莱明顿湖英国自然湖泊表面积=0.15km 2最大深度=2.9平均深度=0.75m2010250.159克拉通水库英国水库表面积=0.09km 2平均深度=2.8m2009240.2675㊀小结与展望目前水体富营养化问题十分突出,如何高效去除水体中的磷元素是当下紧迫的任务之一㊂镧改性吸附材料作为最近几年研究的热门种类繁多,其吸附机理主要以配位体交换为主,具有除磷效率高㊁产物稳定且环境友好的特点㊂目前实际应用中主要以锁磷剂Phoslock(镧改性膨润土)较为成功,其他镧改性吸附材料鲜有实际工程应用的文献报道㊂由于实际黑臭水体中的污染成分较为复杂,可能在实际应用镧改性吸附材料的效果无法达到实验室那样较好的处理水平㊂为了促进镧改性吸附材料的应用,应在许多方面进行更深入的研究㊂1)为了避免共存离子和有机质等对镧改性吸附材料的除磷效果产生负面影响,可以通过引入其他元素负载在改性材料上或配合其他药剂的使用来降低影响㊂2)可以通过对材料的进一步改性,使得改性材料能够同时具有除磷和除氮的能力,增加改性材料的应用范围㊂3)由于现在少有研究可高效分离回收利用的吸附材料[42],在以后的研究中可以探索高效回收吸附材料的解决办法,通过循环使用吸附材料的方式降低投加成本,这样才能更好的实现镧改性吸附材料的应用价值㊂参考文献[1]㊀MIQUEL L,FRANK V O.Controlling eutrophication by combinedbloom precipitation and sediment phosphorus inactivation[J].Water Research,2013,47(17):6527-6537.[2]㊀SABINO DE GISI,GIUSY LOFRANO,MARIANGELA GRASSI,et al.Characteristics and adsorption capacities of low-cost sorbentsfor wastewater treatment:A review[J].Sustainable Materials andTechnologies,2016,9:10-40.[3]㊀MELNYK P B,NORMAN J D,WASSERLAUF nthanumpre-cipitation:alternative method for removing phosphates fromwastewater[C]ʊHaschke J M.Eick H A.Proc Rare Earth ResConf,11th.NTIS,Springfield,Cleveland,OH,USA,1974:4-13.[4]㊀GREENWOOD N N,EARNSHAW A.Chemistry of the Elements[M].Elsevier,2012.[5]㊀EVANS C H.Biochemistry of the Lanthanides[M].SpringerScience&Business Media,2013.[6]㊀PARIPURNANDA LOGANATHAN,SARAVANAMUTHUVIGNESWARAN,JAYA KANDASAMY,et al.Removal andRecovery of Phosphate From Water Using Sorption[J].CriticalReviews in Environmental Science and Technology,2014,44:847-907.[7]㊀何皎洁.纤维基镧复合材料高效除磷控菌方法的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2017.59-77.[8]㊀代世宇.镧改性碳纳米管材料的制备与吸附除磷效能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2018.23-51.[9]㊀陆岩,刘艳磊,姜恒,宫红.氧化镧对磷酸根的吸附及其机理研究[J].化工科技,2014,22(1):45-48.[10]㊀ZHANG LING,WAN LIHUA,CHANG NING,et al.Removal ofphosphate from water by activated carbon fiber loaded withlanthanum oxide[J].Journal of Hazardous Materials,2011(190):848-855.[11]㊀KUROKI V,BOSCO G E,FADINI P S,et e of a La(Ⅲ)-modified bentonite for effective phosphate removal from aqueousmedia[J].Journal of Hazardous Materials,2014,274:124-131.[12]㊀HAGHSERESHT F,WANG SHAOBIN,DO D D.A novellanthanum-modified bentonite,phoslock,for phosphate removalfrom wastewaters[J].Applied Clay Science,2009,46(4):369-375.[13]㊀孟顺龙,胡庚东,瞿建宏,等.镧/铝改性沸石去除富营养化水体中磷的研究[J].生态环境学报,2012,21(11):1875-1880.[14]㊀王虹,锆改性粘土和镧改性沸石的固磷作用研究[D].上海:上海海洋大学,2016.55-71.[15]㊀LI B,LU X,NING P,et al.Nitrogen and phosphate removal byzeolite-rare earth adsorbents[J].2009:599-602. 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镧改性生物炭高效去除水中磷酸盐特征与机理分析
镧改性生物炭高效去除水中磷酸盐特征与机理分析程福龙;张祚;胡雯雯;冉沿莹;王文锑;李安芹;卢增辉;赵嫦欣;潘杰【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2024(40)4【摘要】生物炭(biochar,BC)应用于水体中磷的去除不仅有助于缓解水体富营养化,还有利于解决固体废物处理问题,达到以废治废的目的。
然而,吸附性能较差严重限制了生物炭在水体除磷方面的应用。
因此,该研究采用热解-水热法成功合成了一种镧(La)改性生物炭(La-modified biochar,LBC)除磷吸附剂,考察了制备参数(包括La与BC质量比、水热时间和水热温度)、吸附时间、初始磷浓度、pH值、共存离子对LBC吸附磷酸盐性能的影响,并分析了饱和吸附磷酸盐的LBC在水中的磷酸盐缓释性能。
此外,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)表征技术研究了LBC对磷酸盐的吸附机理。
试验结果表明,LBC对磷酸盐的吸附能在1 h内快速达到平衡,由Langmuir模型拟合得到的最大吸附量可达136.4 mg/g,吸附速率和吸附量优于大多数已报道的镧改性生物炭吸附剂,这可能主要是因为LBC表面的镧物种呈球状多孔结构,能够提供丰富的磷酸盐吸附位点。
此外,LBC在pH值为3~7范围能保持稳定的磷酸盐吸附性能,而在碱性环境下会受到抑制。
LBC在含有常见共存阴离子的溶液中,对磷酸盐表现出较高的选择性。
XRD、FTIR和XPS表征结果证实,LBC对磷酸盐的吸附机理包括静电吸引、LaPO_(4)沉淀和La-O-P内球络合。
饱和吸附磷酸盐的LBC在15 d内可以有效进行连续的磷酸盐释放,且La浸出量可忽略不计。
该研究可为农林业废物资源化利用、富营养化水体缓解和高效镧改性生物炭除磷吸附材料的合成设计提供新的思路。
pH值和光照对镧改性膨润土吸附水中氮和磷的影响
pH值和光照对镧改性膨润土吸附水中氮和磷的影响司静;卢少勇;金相灿;蔡珉敏;邓建国【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2009(029)009【摘要】在不同的pH值和光照条件下考察了镧改性膨润土对模拟农田区河水中氮、磷的去除效果.结果表明,当pH值为4～8时,膨润土对氮和磷的去除效果较好,总氮去除率约82%,最高达93%;在pH值为4～6时,3d后对磷的去除率保持在95%以上,最高达99%.在光照强度为10,20μmol/(m2·s)时,镧改性膨润土的氮、磷吸附效果较好,总氮去除率在第14d前保持在72%以上,光照强度为201unol/(m2·s),第7d时最大去除率达93%;总磷去除率保持在90%以上.【总页数】5页(P946-950)【作者】司静;卢少勇;金相灿;蔡珉敏;邓建国【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083;中国环境科学研究院湖泊环境研究中心,国家环境保护湖泊污染控制重点实验室,北京,100012;中国环境科学研究院湖泊环境研究中心,国家环境保护湖泊污染控制重点实验室,北京,100012;中国环境科学研究院湖泊环境研究中心,国家环境保护湖泊污染控制重点实验室,北京,100012;北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083;中国环境科学研究院湖泊环境研究中心,国家环境保护湖泊污染控制重点实验室,北京,100012【正文语种】中文【中图分类】X703.5【相关文献】1.铁-镧系合金吸附剂对水中磷的吸附性能研究 [J], 杨永珠;江映翔;刘艳冰;李志林;陈金梦;孙文灏;李江燕2.微波镧有机交联改性膨润土吸附磷的研究 [J], 周树礼;陈建中;林昆霞3.镧钛改性膨润土吸附剂的制备与除磷性能的研究 [J], 钱文敏;杨永宏;梅向阳;周树礼4.超声-镧改性沸石吸附氮磷的特性 [J], 刘亚清;张凤娥;林秀5.镧改性木槿皮吸附剂制备及对废水中磷的吸附 [J], 倪琳洁;邱欢;刘晓玲;雷燕;张可;罗鸿兵;程琳;范良千;陈伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
底泥中磷的吸附-解吸特性研究进展
其 含量 进 行 测定 对 于解 释 湖 泊 富营 养 化 问题 、研 究 水 体 中磷 的 循 环 、迁 移转化 、生态 效应等 行 为都 具有 重要 意义 。 底 泥 中磷 的形态 会 由于受 到 很 多 因素 的影 响而 发 生 改变 ，如 湖 泊 与水 库 的地 理 位 置 、外 源污 染 负 荷 、周 边 居 民的 生产 、生 活 方 式 ，流 域 土壤 背 景 ，水 体 污染 的程度 及 其 水化 学 性 质 ，如 ｐ 、 Ｈ
［】 Ｇ ｃ ｅ ， ， ｃ ｅ ， ． ． ｈ ｒ １ ｏ ｍ ｃ ｏ ｒ ａ ｍ ４ ａ ｈ ｒ Ｒ Ｍ ｙ ｒ Ｊ Ｓ Ｔ ｅ ｏ ｅ ｆ ｉ ｒ ｏ ｇ ｎｉ ｓ ｓ 粒 吸 附 ，被 吸 附 的这 些 磷酸 盐 在 空 隙水 中 的磷 释 放 以后 ，便 会 通 ｎ ｂ¨ ｚ ｉ ｌ ａｎ ｘ ｏ ｏ ｐ ｓ ｈｏ ｕｓ ｎ ｅ ｍｅ ｓ 过 解吸 反 应再 补充 到 空隙 水 中去 。 （ ）铁氧 化物 解 吸 ，即 在底 泥 ｉ ｍｏ ｉ ａｔ Ｏｌ ｄ ｆｉ ａｔｉ ｎ ｆ ｈｏ ｐ ｒ ｉ ｓ ｄｉ ｎｔ ． ２ Ｈ ｄｒ ｂｉ ｏ ａ ９ ，２ ， ０３ ２１ ｙ ｏ ｏ１ ｇｉ １ ９３ ５３ １ —１ ． 中 特 别 是表 层 底 泥 ，大 多 数磷 酸 盐 以 非 晶质 或短 序 络 合物 形 态 呈 ［ 】 Ｐ ｎ ， ． ， ｕ ｒ Ｍ Ｔ， ａ ０ｒ ａ ， ． ． Ｋ ｉ ｎ Ｋ ． ５ ｅ ｎＭ ＲＡ ｅ， ． Ｖ ｎ ｍ ｎ Ｅ Ｌ ， ｏｒ ｅ Ｊ ｅ 共 价键 形 式 结 合 ，这 些 络 合物 与 水合 铁 氧 化 矿物 的成 分有 关 ，与 ｇｅｎｅｓ ｉｓ ａ ｎ ｅ ａｋ ｍｅｎｔｓ： 其 他形 态 的磷 相 比稳 定 性差 ， 因此 ， 当环 境 中 的氧 化 条件 被 改 变 Ｊ．．ＰｈｏｓＰｈｏｒｕｓ ｄ ｉ ｉ ｌ ｓｅｄ ｉ ｎｖｅｓｔｉ ｏｎｓ ｎｇ ａｃｔｉ ｏｎ ｅｃｈ ｎｉ ｑｕｅｓ ．Ｍａｒ ． 时 ，底 泥 中 的磷 极 易 被 释 放 ， 同 时也 能将 Ｆ ” 过还 原 作 用 变 为 ｉ ｇａｔｉ ｕｓｉ ｆｒ ｏｎａｔｉ ｔ ｅ通 Ｆｒ ｈｗ ｅ Ｒｅ ．１ ９ ４ ，８ —９ ． ｅｓ ａｔ ｒ ｓ ９ ５， ６ ９ ９ Ｆ ，从而 使 被 氧化 铁 束 缚 的磷 被释 放 出来 。 （ ）通 过底 泥 扰 动 ｅ ３ 【 】 Ｈ ｅ ｔ ｅ ， ． ． ， ｉ ｋ ｅｌ ， ． Ｆ ａ ｔ Ｏ Ｒ ｉ ｎ ｆ ６ ｉ ｌ ｊ ｓ Ａ Ｈ Ｍ Ｌ ｌ ｌ Ｌ ， ｒ ｃ ｉ ｎ ｔ ｏ ０ Ｊ ｌ ａ 会 使分 层 氧 化带 之 下 的孔 隙 中 的溶 解磷 在 水 体 中被释 放 出来 ｕ 。 ｎ ｇ ｃ ｈ ｐ ｏｒ ｓ ｎ ａｌ ｒ ｕｓ ｅ ｍｅ ｎｖｉ ｎ． ｓ ｒ 还 有 一些 研 究 认 为 ，鳌 合 剂 能将 矿物 态 磷 溶 解 。 由于 在磷 酸 盐 矿 ｉ ｏｒ ａｎｉ ｐ ｏｓ ｈ ｕ ｉ ｃ ｃａ ｅｏ ｓ ｄｉ ｎｔ ．Ｊ Ｅ ｏ Ｑ ａ ， ９ ０ ８ １ ０ １ ２ ｕ ｌ １ ８ ， ， － ． ３ ３ 物 中所 含 的铁 、铝 、钙 、镁 等 阳 离 子 ，都 极 有可 能形 成络 合 物 ， ［］ 秦伯 强 ， ７ 朱广伟 ， 张路 ， ． 等 大型 浅水 湖 泊沉 积 物 内院 营养 并 且容 易和 具 有鳌 合 跟 络合 能力 的 阴离 子 相 结合 ，从 而释 放 出底 以太 湖 为例 ． 中国科 学 （辑 ） ２ ０， ５ Ｄ ． ５ ３ ０ 泥 中被 固定 的 磷酸 根 离 子 。在 还 原条 件 下 ， 了解 有 机 质分 解 的 多 盐释 放 模 式 及 其估 算 方 法一 增 Ｉ）： ３ ４ ． ３ － ４ 少 是十 分 必 要 的 ， 因为 一 旦有 机 质分 解 的 不 完全 ，则 会产 生 许 多 （ 刊 Ｉ
镧改性膨润土对底泥内源磷控制效果
中国环境科学 2021,41(1)：199~206 China Environmental Science 镧改性膨润土对底泥内源磷控制效果任琪琪1,唐婉莹1*,殷鹏2,尹洪斌3*(1.南京理工大学化工学院,江苏南京 210094；2.江苏省水资源服务中心,江苏南京 210029；3.中国科学院南京地理与湖泊研究所,江苏南京 210008)摘要：以商业化的锁磷材料—镧改性膨润土(Phoslock®)为对象,研究了Phoslock®对磷的吸附动力学和等温线,同时研究了材料对上覆水体以及底泥内源磷释放的控制效果.结果表明,Phoslock®对磷的吸附可以用Langmuir模型拟合,相关性达到0.96,模型计算磷的最大吸附量为10.4mgP/g,且磷吸附符合拟一级和拟二级动力学模型.室内模拟培养结果表明,当锁磷剂投加剂量为1553g/m2时,70d(好氧17d和厌氧53d)内,对上覆水中的磷酸盐去除率达到90%以上,沉积物内源磷释放削减83.1%,但会引起上覆水体中总氮、氨氮以及硝氮的增加,磷形态分析结果表明,表层(0~2cm)底泥中有超过50%的Mobile-P和Al-P转化为稳定态的Ca-P和Res-P,且控磷效果随着投加量的增加而增加.研究表明,Phoslock®对底泥内源磷具有较好的控制效果,但长期效果需加强研究.关键词：锁磷剂；富营养化控制；底泥内源磷；活性磷中图分类号：X524 文献识标码：A 文章标号：1000-6923(2021)01-0199-08The effect of lanthanum modified bentonite on the control of sediment internal phosphorus loading. R EN Qi-qi1, TANG Wan-yin1*, YIN Peng2, YIN Hong-bin3* (1.School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China；2.Jiangsu Water Resources Service Center, Nanjing 210029, China；3.State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, People's Republic of China, Nanjing 210008, China). China Environmental Science, 2021,41(1)：199~206Abstract：The commercial phosphorus inactivation material-Phoslock® was used to investigate its efficiency for sorption isotherm and kinetics. In addition, the control effects on P concentration in overlying water and sediment internal P release was also investigated. The results indicated that P sorption on Phoslock can be fitted well by Langumiur model with a coefficient of 0.996 and the maximum P sorption capacity was estimated to be 10.6mgP/g. P sorption on phoslock can be fitted well by second-order kinetic model. The results of laboratory incubation indicated that the soluble reactive phosphate in overlying water and sediment internal P release can be reduced by more 90% and 80% respectively with a dosage of 1553g/m3 during seventy day of incubation (17days of aerobic and 53days of anaerobic incubation).Unfortuately, the addition of phoslock can induce an elevation of total nitrogen, ammonium nitrogen and nitrate in overlying water. P fractionation analysis indicated that the addition of phoslock can transform more than 50% of mobile P and Al-P into stable Ca-P and Res-P. The control effects can be increased with the increase of dosage of Phoslock. Overall, the results indicated that Phoslcok can effectively control sediment internal phosphorus loading, but the long-term effects still should be studied further.Key words：phosphorus inactivation materials；lake eutrophication control；sediment internal phosphorus；mobile phosphorus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比较大[1].因此,减少磷含量是控制湖泊富营养化的关键[2].湖泊中的磷来源分为外源磷和内源磷,当外源污染得到控制后,赋存在沉积物中的内源磷在水体温度、溶解氧、水动力及季节等环境因子发生变化时,会释放到上覆水中,再次造成水体富营养化[3].相关研究[4]指出,湖泊内源磷的释放主要来自表层0~20cm的沉积物,因此,控制表层沉积物的释放成为控磷的关键.采用一种有效的方法来控制内源磷显得尤为重要.改性黏土矿物材料因其相对较低的成本和迅速改善水质的能力而经常被用于沉积物磷的控制[5].常用的固磷吸附剂有镧改性的沸石[6-7],铝改性的凹凸棒石[8],工业副产品如饮用水残留物[9]或由铁、钙、锆改性的其他矿物磷吸附剂[10].这些磷吸附剂的添加可将活性磷转变为更惰性的稳定磷,从而抑制磷的释放.铝改性材料已经广泛应用于世界上很多湖收稿日期：2020-06-01基金项目：国家自然科学基金资助项目(41977363);中科院交叉团队项目(JCTD-2018-16)* 责任作者, 唐婉莹, 副教授,****************.cn;尹洪斌, 研究员, ***************.cn200 中国环境科学 41卷泊中,在控制内源磷方面取得了良好的效果.然而,由于藻华爆发期会极大地提高富营养化湖泊中上覆水的pH值,在高pH值(>9.50)条件下会增加沉积物中铝的氢氧化物释放出磷的风险[11].一种镧改性膨润土锁磷剂[12](商业名称为Phoslock®)是一种高效的吸附剂,由95%的膨润土和5%的稀土镧组成,在pH值为5~7时,H2PO4-对吸附剂表面具有最大的亲和力.与Al相比,Phoslock®施用时不会改变湖泊水的碱度和pH值,这可能是碱度较低湖泊的更好选择[12].另外,膨润土具有与沉积物相似的密度和颗粒大小,沉降后可以作为沉积物的组分从而限制物理再悬浮或生物扰动[13-14],是一种较为理想的磷钝化剂.为了研究Phoslock®的除磷效果,本研究进行了吸附实验探究其对磷的固定化性能,同时采用模拟室内培养测试Phoslock®在有氧和厌氧条件下控制沉积物内部磷的长期固定效率,以期为其实际应用提供参考.1 材料与方法1.1 水样、沉积物柱样采集与处理实验所用沉积物采集于安徽巢湖(31.700610°N, 117.368350°E),所用采样管为内径8.4cm、高度45cm的有机玻璃管,采集完沉积物样后两端用橡胶塞密封.在同一点位收集200L的湖水,这些沉积物柱状样和收集的水在低温中保存,并在4h内运回实验室.相关研究[4]指出,湖泊内源磷的释放主要来自表层0~20cm的沉积物,调整沉积物柱状样至20cm,上覆水至15cm[15],在进行培养实验之前样品一直保持黑暗状态.培养试验结束后用切板将底泥根据沉积物-水界面的距离分为5层:0~2cm、2~ 4cm、4~6cm、6~8cm、8~10cm,匀浆后自然风干研磨过100目筛备用.1.2吸附实验1.2.1 吸附等温线使用KH2PO4制备磷酸根溶液.称取若干份0.5g的Phoslock®于50mL离心管中,加入不同浓度(1,5,10,20,50,100,200,500,1000mg/L)的磷溶液25mL,磷溶液预先用0.1mol/LH2SO4或0.1mol/L的NaOH调整为pH=7,在180r/min,25℃的恒温摇床中震荡24h,离心后经0.45 μm水系滤膜过滤得上清液,并用于可溶性反应磷酸盐(SRP)分析.磷吸附结果拟合到Langmuir吸附模型,e L emL e1q K CqK C=+(1)Freundlich吸附模型由下式给出:m F enq K C= (2) 式中:q m代表磷吸附剂的最大吸附量,mg/g;K L和K F值表示吸附能力的强弱;C e为达到吸附平衡时溶液中的磷浓度,mg/L;q e表示达到吸附平衡时单位磷吸附剂的饱和吸附量,mg/g;n表示吸附的难易.1.2.2 吸附动力学称取若干份0.5g的Phoslock®于50mL离心管中,分别加入25mL初始磷浓度为0.5,10,50,200,500mg/L的磷溶液,pH值调至7,在180r/min,25℃的恒温摇床中振荡,设置不同时间取出(初始磷浓度为0.5,10,50mg/L分别在10,20,30,60,120,240,360min取出;初始磷浓度为200, 500mg/L分别在0.5,1,2,4,6,10,16,24,48h取出)后分析其上清液可溶性反应磷酸盐(SRP)浓度.用拟一级动力学和拟二级动力学模型来表示吸附过程中吸附量随时间的变化,拟合方程如下:拟一级动力学方程:()1e elog log2.303tkq q q t−=− (3) 拟二级动力学方程:22e e1tt tq k q q=+ (4) 式中:q e和q t分别为吸附平衡和t时刻磷吸附剂的吸附量,mg/g;k1、k2分别为一级、二级吸附速率常数,h-1.1.3 室内长期柱样培养实验1.3.1 样品处理与投加量为了研究好氧和厌氧条件Phoslock®对沉积物内部磷的长期控制效率,进行实验室模拟实验.根据表层沉积物中活性磷(0~5cm)含量和锁磷剂的最大磷吸附量来计算理论投加量,理论投加量的计算式如下:ma bVXSq+= (5)式中:X为理论投加量,g/m2;a是待处理的底泥中活性磷(mobile-P)总含量,g;b是待溶解的湖水中SRP的质量浓度,mg/L;V是待溶解的湖水体积,mL;S是柱状样采样管的底面积,m2;q m是由Langmuir等温吸附方程得到的Phoslock®对磷的理论最大吸附量,mg/g.柱状样表层5cm湿泥中的Mobile-P含量为86mg,已过滤的湖水中TP含量为0.19mg/L,Phoslock®的最大吸附量为10.4mg/g,因此,所需1期任琪琪等：镧改性膨润土对底泥内源磷控制效果 201Phoslock®的1、2倍理论投加量为1553g/m2和3105g/m2.1.3.2 实验搭建及过程室内柱状培养实验分别设置(1)空白对照组:不添加Phoslock®的柱状沉积物;(2) Phoslock®:Mobile-P=100:1(1X,1553g/m2);(3) Phoslock®:Mobile-P=200:1(2X,3106g/m2).每组实验均设置3组平行实验.先用虹吸法将所有柱状样中原先的上覆水缓慢抽出,空白对照组再缓慢注入1L 湖水,而第2,3材料处理组注入1L溶解有磷吸附剂的湖水,保持空白组和处理组的上覆水样一致.实验过程柱状样均放置在恒温培养箱(ILB-008-02型)中,保持温度为20°C,pH=7.实验分为好氧期和厌氧期2个阶段,其中第1~17d为好氧期阶段,第17~70d为厌氧期阶段.在好氧期阶段,所有柱子不加顶塞,以空气作为其氧气来源,并在2~3d内曝气,曝气强度以不扰动界面为宜;好氧实验结束后即刻向柱状样中通入氮气,盖紧顶塞,并且每24h向柱状样内通氮气以保持厌氧状态.每隔72h抽取50mL上覆水用于实验指标的测定,然后沿管壁再缓慢注入50mL的对应点位已过滤湖水;厌氧期阶段结束后,向柱内垂直插入Peeper装置[16-17],48h后取出测定.1.4 样品分析方法1.4.1 水体中氮、磷的测定将抽取的上覆水采用0.45µm的滤膜过滤,滤液中的SRP含量用钼蓝比色法进行测定,氨氮用纳氏试剂光度法[16]测定.用pH 计(雷磁,PHS-3C型)测定未过滤上覆水的pH值,将未过滤的上覆水消解后用钼蓝比色法测其TP含量.1.4.2 间隙水中氨氮、磷酸盐含量及其释放通量的测定本实验通过平衡式间隙水采样技术(Peeper)[17-18]获取沉积物间隙水,其技术属于原位被动采样范畴,基于内外膜的渗透压平衡原理,根据滤膜的特性使沉积物间隙水中一些可溶离子和分子通过滤膜与采样介质进行物质交换达到平衡[19].使用之前用N2曝气24h,然后垂直插入柱状沉积物中,48h后垂直取出装置并记录泥水界面的位置,用清水洗去表面的底泥,然后用移液枪刺穿一层渗透膜取出小室内的溶液置于酶标板中,加入显色剂之后于微孔板振荡器内(QB-9001型)震荡,间隙水中的磷酸盐和氨氮浓度采用分光光度计(Epoch BioTek 型)用微量比色法进行测定.对Peeper各小室中测出的数值即为相应位置沉积物间隙水中磷酸盐和氨氮的浓度,利用Fick第一扩散定律计算磷酸盐和氨氮的通量[19],通量由下式计算得到.()sJ cx xDδϕδ=⎛⎞=⎜⎟⎝⎠(6) 式中:φ指表层沉积物孔隙度;D S是沉积物扩散系数;cxδδ是整个沉积物界面上的孔隙水浓度梯度;J为沉积物-水界面的扩散通量.1.4.3 沉积物的磷形态的测定厌氧期实验结束后,用切板对沉积物进行分层,各层沉积物混合均匀后烘干、研磨过100目筛备用,通过分级提取法[20]测定其磷形态含量,简言之,在每一步提取步骤完成后测其过滤后的PO43-P浓度,即为每步提取液中不同磷形态的浓度,沉积物中的磷含量可以依次提取为(a)NH4Cl-P(Labile-P),(b)BD-P(Fe-P),(c)NaOH-rP(Al-P),(d)NaOH-nrP(Org-P)和(e)HCl-P(Ca-P).最后,残留物沉积物在马弗炉中于550℃灰化2h,然后用1mol/L HCl萃取,作为(f)残留P(Res-P).活性磷(mobile-P)为Labile-P,Fe-P和Org-P之和.2 结果与讨论2.1 吸附研究0200400 600 800246810Qe(mg/g)C e(mg/L)图1 Phosl ock®的等温吸附曲线Fig.1 Adsorption isotherms of P on Phoslock®2.1.1 等温吸附进行磷酸盐吸附等温线实验来研究Phoslock®的最大磷酸盐吸附能力,如表1所示,拟合结果如图1所示,计算出的模型参数列于表2.结果表明,用Langmuir等温线方程,Freundlich方程回归磷酸盐吸附等温线具有相对较高的相关参数. Langmuir方程计算得出的Phoslock®的最大吸附容202 中 国 环 境 科 学 41卷量为10.4mgP/g.镧和铝的组合对水和沉积物中的磷进行双重控制要优于单一金属负载吸附剂.这是因为单一的镧和单一的铝基磷吸附剂无法克服富营养化水中的高浓度有机碳和高pH 值的干扰[21],但是,磷吸附剂中两种元素的组合在高pH 值和高有机碳水中均表现良好.表1 Phosl ock ®等温吸附拟合参数Tabl e 1 Phosl ock ®isothermal adsorption fitting parametersLangmuir 吸附模型 Freundlich 吸附模型 磷吸附剂类型q m (mg/g)k L (L/mg)R 2k F (L/mg) 1/nR 2Phoslock® 10.4111 0.0098 0.9555 0.9972 0.34120.98642.1.2 吸附动力学 结果如图2和表2所示,Phoslock ®在初始磷浓度为0.5,10,200mgP/L 时,对磷的吸附均能很好地符合拟一级动力学和拟二级动力学模型,说明Phoslock ®对磷的吸附是物理吸附和化学吸附同时存在的.0 10 20 30 40 50时间(h)Q e(m g /g )图2 Phosl ock ®对磷的动力学吸附曲线Fig.2 Phosl ock ®kinetic adsorption curve of phosphorus表2 Phosl ock ®的动力学拟合参数 Tabl e 2 Phosl ock ® dynamics fitting parameters拟一级动力学 拟二级动力学初始磷浓度 (mg/L)q e(mg/g) k 1(1/min)R 2q e(mg/g) k 2(g/mg·minR 20.5 0.0242 7.497 0.98820.0248 16.7867 0.929610 0.4957 0.0924 0.98650.5267 2.0755 0.9681200 3.8955 0.13840.99684.6674 0.1505 0.99442.2 锁磷剂长期控磷效果2.2.1 上覆水pH 值变化特征 pH 值是影响沉积物磷循环和湖泊富营养化的重要因素之一,是评价湖泊水体质量的重要指标[22].上覆水pH 值随时间的变化如图3所示.投加锁磷剂后,总体上材料处理组pH 值和空白组相差不大.具体表现为好氧阶段的第1~10d 的pH 值基本无变化,第10~17d 时对照组和处理组pH 值均有所降低,随即进入厌氧阶段后,pH 值在第26d 时达到峰值后渐渐趋于平缓,pH 值均维持在7.2~7.7左右.说明锁磷剂的加入不会对上覆水pH 值造成影响.102030 40 50 6070678910p H 值时间(d)图3 上覆水pH 值随时间的变化Fig.3 Variation of pH value in overlying water with time2.2.2 上覆水水质变化特征 对于好氧期和厌氧期,锁磷剂处理柱状样后上覆水中TP 和SRP 的含量如图4所示,处理组的上覆水TP 和SRP 含量相对于未投加吸附剂的对照组明显降低,说明锁磷剂对水体有显著的控磷效果.在好氧条件下,对照组沉积物上覆水中的TP 和SRP 浓度保持相对恒定,而在无氧条件下,TP 和SRP 的浓度增加很多.相对而言,好氧条件下水柱中TP 浓度是对照沉积物中厌氧条件下水柱中TP 浓度的1.68倍.类似地,对照处理中厌氧条件下上覆水中的平均SRP 浓度是好氧条件下的5.0倍.在厌氧条件下,三价铁被还原为亚铁.因此,铁结合的磷被释放到水柱中.这与前期的研究结果一致[23-25].相反,与有氧和无氧条件相比,投加锁磷剂后的上覆水中SRP 和TP 浓度在有氧和无氧条件下都保持相对较低的水平(<0.3mg/L).这是因为沉积物中的La 结合磷对氧化还原电位变化不敏感,并且在缺氧条件下可以保持稳定.相对而言,与对照沉积物柱状样相比,1X 的Phoslock ®处理可以降低上覆水中82.6%的TP 和96.8%的SRP.并且与对照相比,高剂量的Phoslock ®1期 任琪琪等：镧改性膨润土对底泥内源磷控制效果 203对水柱中TP 和SRP 的控制效果更好.总体来看,锁磷剂对于柱状样水体中的磷有良好的去除效果,且能维持较长一段时间,因此具有较好的应用前景.0 10 20 3040 50 60 70T P 浓度(m g /L )时间(d)0 10 20 3040 50 60 70S R P 浓度(m g /L )时间(d)图4 上覆水TP 和SRP 随时间的变化Fig.4 Variation of TP and SRP in overlying water with time氮作为湖泊中一种重要的营养组分,当环境条件变化时也会改变底泥中氮的释放.上覆水中总氮、氨氮和硝态氮含量在好氧期和厌氧期随时间的变化如图5所示,在好氧期阶段,以总氮浓度为例,对比对照组发现,添加锁磷剂后,上覆水中总氮含量明显升高;随着培养时间越长,处理组上覆水总氮含量呈现出先增大后减小的趋势,在第14d 后和对照组中的总氮含量基本一致,且随着投加量的增大上覆水中总氮含量升高的越多.在厌氧期阶段,处理组中的总氮含量比对照组高,两个不同的处理组中上覆水的总氮含量随着时间均缓慢的增高,然后逐渐趋于稳定,在37d 后处理组始终比空白组中的总氮含量高.与对照沉积物柱状样相比,1X 的Phoslock ®处理在好氧期上覆水中总氮和氨氮相当于空白组增加了2倍和2.3倍,在厌氧期可以增加上覆水中49.0%的总氮和29.2%的氨氮.而在好氧期和厌氧期阶段材料处理组上覆水中的氨氮含量始终高于空白组,硝态氮的变化趋势和总氮的变化趋势有类似的规律.总的来说,添加锁磷剂后会造成柱状样上覆水中的总氮,氨氮和硝态氮含量的增加.有研究[26]指出连续萃取锁磷剂,膨润土基质的Phoslock ®含有氧化还原敏感的铁,当分散在水中时,Phoslock 可能会释放出铵.0102030 40 50 607012345678T N 质量浓度(m g /L )时间(d)102030 40 50 60700.51.01.52.02.53.03.54.04.5时间(d)N O 3-质量浓度(m g /L )0102030 40 50 60700.51.01.52.02.53.03.54.0时间(d)N H 4+质量浓度(m g /L )图5 上覆水TN 、NH 4+和NO 3-随时间的变化 Fig.5 Variation of TN, NH 4+ and NO 3- in overlying waterwith time2.2.3 底泥释放特征 沉积物中的大量可溶解性204 中国环境科学 41卷物质主要以间隙水作为介质通过表面扩散层向上覆水扩散迁移,因此沉积物间隙水中磷酸盐的多寡可以直接地反映出底质环境的优劣.间隙水中的SRP浓度随深度的变化如图6(a)所示,其中深度以“0”作为沉积物-水界面,沉积物-水界面以上用负值表示,沉积物-水界面以下用正值表示.对照组上覆水中的SRP浓度为0.33~0.55mg/L,间隙水中SRP浓度要远大于上覆水中的浓度,且随着深度的增加呈现出先增大后减小的趋势,在深度为2.8cm处达到最大值2.68mg/L,在5cm以后逐渐减小,这也验证了表层沉积物对内源磷的释放贡献较大,是控制内源磷的关键.在材料组中,不管是上覆水还是间隙水中的SRP浓度都要远远低于对照组,且材料的投加量不同SRP浓度的变化也不同,具体表现为随着投加量增大,SRP浓度降低.其中在沉积物-水界面以上,处理组的投加量不会引起上覆水SRP浓度的变化,处理后的SRP质量浓度为0.10~ 0.20mg/L,此处材料处理组中SRP的去除率为63.2%~82.8%;在沉积物-水界面以下,不同的材料组中的SRP浓度都表现出先增大后趋于稳定的趋势,且2X处理组中SRP的质量浓度低于1X处理组,1X 处理组在界面下1.2~2.8cm处的SRP去除率为71.9%~82.3%,2X处理组在界面下1.2~2.8cm处的SRP去除率为81.4%~90.1%.随着深度的增加去除效果略有降低,到5cm去除率仍有38%左右.综上所述,添加材料后可以大大降低上覆水和表层5cm左右间隙水中SRP的含量,且对沉积物-水界面下5~ 8cm仍有去除效果.SRP (mg/L)对照1X 2X1234P通量[mg/(m2⋅d)]深度(cm)图6 间隙水中SRP浓度的垂向变化和磷扩散通量变化Fig.6 Vertical change of SRP concentration and phosphorus diffusion flux in interstitial water 沉积物-水界面之间的磷交换量可以用扩散通量表示,扩散通量越大,则物质交换量越多.选取间隙水中的垂向浓度由菲克第一定律计算出的磷扩散通量如图6(b)所示,结果表明,锁磷剂的加入可以改变磷酸盐在沉积物间隙水中的分布趋势,使其浓度大大降低,穿过沉积物-水界面的磷通量也得到有效降低,同时随着锁磷剂的投加量增大,扩散通量减小.对照组,1X和2X沉积物中的磷释放通量分别为3.7;0.63和0.19mg/(m2⋅d),与对照组相比,分别从1X和2X处理组中减少了83.1%,94.9%的磷通量.综上所述,锁磷剂的添加会明显降低磷的扩散通量.2.2.4 底泥磷形态变化特征经过70d的室内培养,对照组和处理组沉积物的磷组分如图7所示,结果表明,在对照沉积物中的所有沉积物层中,NaOH-rP(Al-P)是TP的主要部分(51.4~58.9%),活性磷的含量(Labile-P,Fe-P和Org-P的总和)占总磷的20.0~28.9%.沉积物中的这3种磷被认为是磷的活泼形式,当环境条件发生改变时最容易从沉积物中释放出来[25-27].例如,Fe-P和Org-P的一部分最有可能在缺氧条件下和微生物活动期间从沉积物中释放出来,1期 任琪琪等：镧改性膨润土对底泥内源磷控制效果 205因此,Fe -P 和Org -P 可以增加上覆水中的TP 浓度[28-29].原位失活的目的是将磷的活泼形式(Labile -P,Fe -P 和Org -P)转移为惰性形式,与Fe -P 和Org -P 不同,Ca -P 和Res -P 等2个惰性磷形态通常稳定且生物利用度很低[30].投加锁磷剂可以对表层沉积物中的活性磷含量起到大大得削减作用,达到有效的控磷效果.对于表层0~2cm 的沉积物,1X 、2X 处理组沉积物中活性磷的含量分别降低了59.4%,62.7%.对于表层2~4cm 的沉积物,1X 、2X 处理组沉积物中活性磷的含量分别降低了29.6%,29.4%.随着深度的增加,Al -P 在部分条件下有可能会释放出来,有被生物利用的可能性.对比发现,添加材料的处理组沉积物中的Al -P 都有部分程度的削减,比对照组降低了超过30%的Al -P 含量.另外,由于La 3+和Al 3+与沉积物中可移动性P 的反应,观察发现添加Phoslock ®磷吸附剂可以增加Ca -P 和Res -P.这两种惰性P(Ca -P 和Res -P)的双重增加有利于富营养化湖泊的沉积物磷的长期控制[31].具体表现为:表层0~2cm 的沉积物,1X 处理组沉积物中Ca -P 的含量是对照组的4.02倍,Res -P 含量增加了36.5%.对于4~10cm 的沉积物,处理组对各种磷形态对比对照组并没有很明显的变化,可能是由于柱状样中底栖动物较少,不能通过生物的蠕动作用将磷吸附剂向深层沉积物渗透.综上所述,投加理论剂量的Phoslock ®对表层沉积物中的活性磷起到大大削减作用,能提高稳定结合态磷,对固定沉积物中活性磷起到积极作用.Res-PCa-PAl-PMobile-PX2磷含量(mg/kg) 深度(c m )深度(c m )深度(c m )图7 Phosl ock ®对沉积物中磷形态的影响Fig.7 Phosl ock ®'s effect on phosphorus forms in sediments3 结论3.1 根据Langmuir 模型计算得出,Phoslock ®的最大磷吸附量为10.4mgP/g,且其对磷的吸附均能较好符合拟一级动力学和拟二级动力学模型,说明其对磷的吸附是物理吸附和化学吸附同时存在的. 3.2 室内长周期模拟实验表明(17d 好氧,53d 厌氧),Phoslock ®显著降低上覆水总磷以及磷酸根的浓度,与对照沉积物柱状样相比,单倍理论投加量可以降低上覆水中82.6%的TP 和96.8%的SRP,但锁磷剂的添加会造成上覆水中的总氮、氨氮和硝态氮含量的增加.3.3 Phoslock ®的添加可以显著降低间隙水中磷酸根的浓度,与对照相比,单倍和双倍的理论投加量对沉积物-水界面磷的释放削减率分别为83.1%和94.9%.3.4 锁磷剂的添加可将底泥中活性磷和铝磷转化为稳定的钙磷和残渣态磷.单倍和双倍的投加量可对表层底泥中(0~2cm)活性磷削减比例分别达59.4%和62.7%,与对照相比,底泥中的钙磷可增加2倍和3倍.参考文献：[1] 金相灿,屠清瑛.湖泊富营养化调查规范(第二版) [M]. 北京:中国环境科学出版社, 1990,30-35.Jin X C, Tu Q Y. 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镧改性沸石对太湖底泥-水系统中磷的固定作用
ｏ ｆ ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｏ ｒ ｕ ｓ（ Ｐ ）ｉ ｎ Ｔ ａ ｉ ｈ ｕ Ｌ ａ ｋ ｅ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ － ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｎｔ ａ ｈ ｎｕ ａ ｍ－ ｍｏ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｚ ｅ ｏ ｌ ｉ ｔ ｅ（ Ｌ 亿） ａ ｓ ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ
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铝和锆改性沸石对太湖底泥_水系统中溶解性磷酸盐的固定作用
Immobilization of Phosphate in Taihu Lake SedimentWater Systems Using AluminumModified Zeolites and ZirconiumModified Zeolites as Amendments
YANG Mengjuan，LIN Jianwei * ，ZHAN Yanhui，FANG Qiao，ZHENG Wenjing，LI Jia
收稿日期： 2013 － 11 － 19 修订日期： 2014 － 05 － 22 基金项目： 上海市科学技术委员会科研项目（ 10230502900 ） ； 国家自 然科学基金项目（ 51408354 ） ； 上海海洋大学骆肇荛大学生 科技创新基金项目（ A1 － 0204 － 14 － 0015 － 3 ） 505873449@ qq． com． 作者简介： 杨孟娟（ 1990 － ） ， 女， 河南三门峡人， * 责任作者， 林建伟（ 1978 － ） ， 男， 浙江永嘉人， 副教授， 博士， 主要从 jwlin@ shou． edu． cn 事水污染控制原理与技术研究，
磷是造成湖泊富营养化的关键限制性因子之一 ， 进入湖泊水体的外源磷会通过各种作用沉积于底泥 中， 当外界环境条件发生改变时， 沉积于底泥中的磷 会被释放出来， 成为湖泊水体中磷的内源 ． 因此， 控制底泥磷的释放对于防治湖泊富营养化非常重要 ．
［1-2 ］
泥改良剂对太湖底泥水系统中可溶解性磷酸盐的固 定作用， 以期为利用铝和锆改性沸石控制太湖底泥磷 释放提供参考．
第 27 卷 第 11 期 2014 年 11 月
环 境 科 学 研 究 Ｒesearch of Environmental Sciences
沸石对水中磷吸附性能的初步研究
沸石对水中磷吸附性能的初步研究王帅;周震峰;刁玲玲【摘要】利用不同粒径的沸石对水中磷的吸附性能进行初步研究。
结果表明：投加量7 g，反应时间60min，温度35℃，pH 3～9时沸石对水中磷的吸附效果最佳；沸石对磷的吸附动力学过程适合用拟二级速率方程进行拟合，拟合系数接近1；吸附等温线符合Freundlich方程所描述的规律，温度越高，沸石对磷的吸附性能越好；在相同的温度条件下，粒径越小的沸石对磷的吸附能力越强。
%The zeolite with different particle sizes was selected asadsorbent to examinethe adsorption performanceof phosphorus in water.The results showed thatthe optimal condition of adsorption of phosphorus by zeolite was a doseof 7g,60min of reaction time,35℃ of temperature,and 3~9 of pH value.The kinetics process of adsorption of phosphorus may be more suited to fit by pseudo -secondary order kinetics equation,and the fitting coefficients were close to 1 .The adsorption isotherm may be more suited to be describedby Freundlich equation.The adsorp-tion performance of phosphorus by zeolite became betterwith an increase of temperature.Under the same condition of temperature,zeolite with smaller particle sizeshad higher adsorption capacity of phosphorus.【期刊名称】《环境科学导刊》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P52-56)【关键词】沸石;磷;吸附;性能;研究【作者】王帅;周震峰;刁玲玲【作者单位】青岛农业大学资源与环境学院，山东青岛266109; 青岛市环境保护局城阳分局，山东青岛266109;青岛农业大学资源与环境学院，山东青岛266109;青岛市环境保护局城阳分局，山东青岛266109【正文语种】中文【中图分类】X703随着社会进步和工业的快速发展，生活污水和工业废水大量产生并排入地表水体，导致水体中N、P等营养元素浓度升高，引发一系列环境问题。
改性沸石吸附水中磷的研究
摘要磷是人类生命活动的必需元素，同时也是生物生长必须的营养元素之一，被认为是生物稳定性的控制因子。
磷是造成水体富营养化的一个重要因素，只要能降低排入水体的废水中磷的含量就能控制水体的富营养化；同时，饮用水也对磷的含量有着明确的要求，以保持其生物稳定。
通过比较国内外所使用的各种除磷方法，发现沸石吸附法具有经济高效无毒害的优点，是一种非常优良的废水处理方法，对于解决磷污染问题具有重大的意义。
但是天然沸石的吸附效果不理想，处理后的水质无法满足目前的要求。
需要对天然沸石进行改性，提高其吸附能力，利用沸石作载体，将活性硫酸铝负载其上，本文对硫酸铝改性沸石及其吸附效果进行了研究。
沸石改性方法为：将天然沸石与硫酸铝混合均匀，加水使得其溶解，调节pH为7.0，在室温下振荡24h，用蒸馏水洗净，在110±5℃下烘干4个小时。
为了考察改性沸石的除磷性能，进行了静态试验。
本文探讨了原水磷溶液浓度、沸石用量、原水pH值、原水与沸石接触时间以及反应温度对吸附效果的影响。
实验结果表明改性沸石的吸附性能显著优于天然沸石。
最佳实验条件：原水样磷浓度为20mg/L，沸石用量为2.5mg/50ml，pH为7.0，反应时间为20min，反应温度为室温。
当原水样含磷浓度为20mg/L时改性沸石对水样中磷的去除率达到97%；当沸石用量为2.5g/50ml时对水样中磷的去除率为95.6%；当原水样pH为7.0时改性沸石对水样中磷酸盐的去除率为96.7%；当反应时间超过20min改性沸石对水样中磷酸盐的去除率大于98.3%；在25–50℃范围内改性沸石的去除率均大于96%。
关键词沸石；改性；除磷；吸附AbstractPhosphorus is human life activities, but also the essential elements in biological growth must nutrient element, is considered one of the control factor is biological stability. Phosphorus is an important factor which causing the water-body eutrophication, as long as it can reduce the waste water discharged into water body of phosphorus can control the eutrophication of water; Meanwhile, drinking water also have clear of phosphorus content, at the request of the keep its biological stability.Through comparing the domestic use all sorts of dephosphorization method, zeolite adsorption method has the advantages of economic efficiency specialties. It is a very good wastewater treatment method and itis important to solve the phosphorus pollution . But natural zeolite treated water cannot meet the requirements. It need to modified natural zeolite, improve its adsorption ability, using zeolite as carrier will activity, this paper alumina load its with modified zeolite and its adsorption effect of alumina is studied.Modification methods of natural zeolite is mixing aluminium sulfate and zeolite, add water makes its dissolution, adjust pH at seven, oscillate in room temperature for 24 hours, wash it with distilled water，dry it in the temperature of 110±5℃ for four hours.To investigate the property of modified zeolite to remove the phosphorus, we performance the static test. This paper discusses the concentration of raw water phosphorus solution , amount of zeolite, pHvalue of raw water , contact time of raw water and zeolite and affection of reaction temperature on adsorption. The experimental results show that the modified zeolite adsorption performance is significantly better than natural zeolite.The best experimental conditions: the original concentration of p in the wastewater is 20 mg/L,the zeolite dosage is 2.5 mg/for 50 ml, pH is 7.0, the response time is 20 min, the reaction temperature is room temperature. When phosphorus concentration of the original water samples is of 20 mg/L, in water samples the phosphorus removal rate of modified zeolite can reach up to 97%; When zeolite dosage is 2.5 mg/L, the removal rate of the phosphorus is 95.6%; When the original water samples pH is 7.0, the phosphate removal rate of modified zeolite in sample water is 96.7; When the response time reach more than 20 min, the phosphate removal rate of modified zeolite is greater than 98.3%; In the temperature scope of 25℃ to 50 ℃，the removal rate of surfactant-modified zeolite are greater than 96%.Keywords：zeolite; modify; phosphorus removal; absorption capacity目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (5)1绪论 (1)1.1 我国水质污染现状 (1)1.1.1 水源水污染 (1)1.1.2 水体富磷的危害 (2)1.2 常用的除磷方法 (3)1.2.1 生物法 (3)1.2.2 人工湿地法 (4)1.2.3 化学沉淀法 (5)1.2.4 结晶法 (6)1.2.5 吸附法 (6)1.3 除磷的国内外研究现状 (7)1.3.1 污水除磷技术 (7)1.3.2 饮用水除磷技术 (9)2.沸石吸附磷的试验研究 (11)2.1 沸石的结构特点和除磷机理 (11)2.2 沸石的改性方法 (13)3.试验材料与方法 (15)3.1 实验所用材料 (15)3.2 实验所用仪器 (15)3.3 改性沸石对磷的吸附试验 (16)3.3.1实验所需溶液的配置 (16)3.3.2硫酸铝改性沸石的制备 (17)3.3.3 天然及改性沸石的吸附比较 (18)3.3.4 沸石吸附水中磷的热力学分析 (27)3.4 小结 (31)4. 沸石的再生实验 (32)5 结论 (33)参考文献 (34)致谢辞 (37)附录1 文献翻译 (38)附录2 英文文献翻译 (55)表格表一不同磷浓度下天然沸石及改性沸石吸附后溶液的吸光度 (17)表二不同沸石加入量吸附后溶液吸光度 (20)表三不同pH条件下沸石吸附后溶液吸光度 (22)表四不同反应时间下沸石吸附后溶液吸光度 (24)表五不同反应温度下沸石吸附后溶液吸光度 (26)图表图一天然沸石结构图 (10)图二磷含量测定标准曲线（1） (16)图三不同初始磷浓度条件下天然沸石和改性沸石的对磷的去除率 (18)图四磷含量测定标准曲线（2） (19)图五不同沸石用量对磷酸盐的去除率 (20)图六磷含量测定标准曲线（3） (21)图七不同pH条件下天然沸石和改性费对磷酸盐的去除率 (22)图八磷含量测定标准曲线（4） (23)图九不同反应时间条件下天然沸石和改性费对磷酸盐的去除率 (24)图十磷含量测定标准曲线（5） (25)图十一不同反应温度条件下天然沸石和改性费对磷酸盐的去除率 (26)图十二天然沸石langmuir等温吸附线 (28)图十三改性沸石langmuir等温吸附线 (28)图十四天然沸石Freundlich等温吸附曲线 (29)图十五改性沸石Freundlich等温吸附曲线 (29)1绪论1.1 我国水质污染现状1.1.1 水源水污染近年来我国水污染越来越严重，甚至呈发展趋势。
镧改性沸石改良太湖底泥的磷吸附特征
镧改性沸石改良太湖底泥的磷吸附特征李佳;詹艳慧;林建伟【摘要】Through batch sorption tests,effect of La-modified zeolite (LMZ) on phosphate sorption of Taihu Lake sediments was ngrnuir and Freundlich equations were found to be quite useful to describe sorption equilibrium of phosphate (1-15 ng · L-1 in concentration) on Taihu Lake sediments in the lake.According to the Langmuir isotherm model,the maximum phosphate sorption capacity of the original Taihu Lake sediment was 791 mg · kg-1,and that of the Taihu Lake sediments amended with 10,25 and 50 g · kg-1 LMZ was 937,1 037 and 1 505mg · kg-1,respectively.The pseudo-second-order model could be used to describe phosphate sorption kinetics of the Taihu Lake sediments in the lake.The phosphate sorption capacity of the Taihu Lake sediments decreased with increasing solution pH.The sorption of phosphate on the Taihu Lake sediments was a spontaneous endothermic process.The phosphate adsorption/desorption equilibrium concentration of the Taihu Lake sediments amended with 10-50 g · kg-1 LMZ was 0.129-0.241 mg · L-1,which was much lower than that of the original Taihu Lake sediments (0.386 mg · L-1).The phosphate adsorption/desorption equilibrium concentration of the LMZ-amended Taihu Lake sediments decreased with increasing LMZ dosage.Sequential extractions of phosphorus from phosphate-sorbed original Taihu Lake sediments and LMZ-amended Taihu Lake sediments indicate that most of the phosphate adsorbed by LMZ inthe sediments existed in the forms of NaOH-P and HC1-P,which are quite stable and unlikely to get released under anaerobic conditions.%采用镧改性沸石对太湖底泥进行改良,通过吸附试验分析镧改性沸石改良太湖底泥的磷酸盐吸附特征.结果表明,Langmuir和Freundlich等温吸附模型可以较好地描述太湖底泥对水体中较高浓度磷酸盐(1～15 mg·L-1)的吸附平衡,根据Langmuir吸附方程,未改良太湖底泥对水体中磷的最大吸附容量为791 mg·kg-1,镧改性沸石添加量为10、25和50 g·kg-1的改良太湖底泥对水体中磷的最大吸附容量分别为937、1 037和1 505mg.kg-1.准二级动力学模型可以较好地描述太湖底泥对磷酸盐的吸附动力学过程.太湖底泥对磷酸盐的去除能力随pH值增加而降低,其对磷酸盐的吸附属于自发和吸热过程.改良太湖底泥对磷酸盐的吸附能力明显高于未改良太湖底泥,并且其吸附能力随镧改性沸石添加量的增加而增加.镧改性沸石添加量为10～50g · kg-1的改良太湖底泥的磷吸附-解吸平衡浓度为0.129～0.241 mg·L-1,明显低于未改良太湖底泥(0.386 mg·L-1).被改良底泥中镧改性沸石所吸附的磷以NaOH-P和HCl-P等较稳定的形态存在,厌氧状态下不易释放.【期刊名称】《生态与农村环境学报》【年(卷),期】2013(029)004【总页数】7页(P500-506)【关键词】镧改性沸石;改良;底泥;磷酸盐;吸附【作者】李佳;詹艳慧;林建伟【作者单位】上海海洋大学海洋科学学院,上海201306;上海海洋大学海洋科学学院,上海201306;上海海洋大学海洋科学学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】X524磷是湖泊富营养化最主要的限制性因子，其来源包括外源输入和内源释放［1-3］。
天然沸石及其改性对污水中磷的吸附
天然沸石及其改性对污水中磷的吸附李辉;左金龙;王军霞【摘要】针对污水处理后的排放未达标水体，利用沸石这种天然价廉的多孔材料，经过一系列改性，引入活性功能基团，得到高效稳定的除磷吸附剂。
以天然沸石为原材料，研究发现原始沸石的吸附效果不佳只能达到10％～20％，对其进行时间、温度单因素实验，进行比对。
由于去除效果不佳选择对其进行改性，通过对酸碱盐分别浸泡，最后得出用20％MgCl2最佳，利用静态试验考察了pH值、温度、吸附剂投加量、吸附时间等方面对吸附剂吸附容量的影响；去除率在条件适宜时能达到70％～80％。
最后对时间、温度、投加量进值行正交试验研究，确定了吸附的最佳条件为25℃，160 min，5 g，此时去除效果可达78％。
%The research object is the sewage treatment after the discharge of water body .The efficiency and stable phosphorus removal adsorbent was got using the natural zeolite which were porous materials , through a series of modification and introduction of active functional groups.In this experiment , it was found that original zeolite adsorption effect only reach 10%~20% with natural zeolite as raw materials .The single factor experiment results of time and temperature were not good .Due to thebad effect of removing , modification was chosen .By means of acid and alkali salt immersion respectively ,it was concluded that 20%MgCl2 was the best.The effect of pH, temperature, adsorbent additive amount of adsorbent and adsorption time on volume of adsorbent additive was investigated utilizing the static test examines.Results indicated that the removal rate could reach 70%~80%.The orthogonal experiment researchidentified the optimum conditions were 25 ℃, 160 min and 5 g of ad-sorption additive , and the removal efficiency could reach 78%.【期刊名称】《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P311-314)【关键词】沸石;除磷吸附剂;改性;污水二级排放标准;吸附剂影响【作者】李辉;左金龙;王军霞【作者单位】哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨150076; 国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨150076;哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨150076; 国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨150076; 哈尔滨商业大学食品工程学院，哈尔滨150076;哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨150076; 国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨150076【正文语种】中文【中图分类】X703近年来水污染越来越严重，甚至呈发展趋势[1-4].饮用水水源的污染，致使饮用水水质恶化，是当前世界范围面临的普遍问题，己严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的身体健康[5-8].水的污染尤其是氮磷含量的超标，不仅给人类的健康带来了较大的危害，而且对传统净水工艺和水质的影响所造成的各种损失更是难以估量.目前，大多数国家的城市污水处理的方法主要是二级生物处理，由于二级生化处理对氮、磷只能部分去除，大部分氮、磷最终将排入地表水等受纳水体，致使这些水体中的氮、磷含量累积造成水体富营养化.近年来，人们对利用改性沸石并将之应用于污水处理进行了不断的探索.其中吸附与离子交换法由于其占地面积小，工艺简单，脱磷效率高得到人们的关注[9-10].沸石是沸石矿物的总称，在地壳中分布广泛.沸石是一种架状铝硅酸盐，含有大量水分的碱和碱土金属是形成沸石矿的先决条件[11].天然沸石在环境污染处理中有着巨大的应用潜力，尤其在污水处理方面应用范围不断扩大，可用于去除水中氨氮、磷、有机污染物、重金属、氟、放射性物质等等.本课题旨在利用天然价廉的材料在适当的条件下反应生成新型廉价的吸附剂，使其具有较大的吸附容量.所制得的这种天然吸附剂既可以单独除磷，又可以运用于其他工艺中共同除磷.针对中富营养化水体，利用沸石这种天然价廉的多孔材料，经过一系列改性，引入活性功能基团，得到高效稳定的除磷吸附剂.在水处理中通常利用沸石的离子交换和吸附性能.沸石因有色散力和静电力的共同作用，故其吸附力特别强大.同时它也是一种理想的载体，可以引入一些活性物质，使其作为除磷材料的基体.1.1 实验材料沸石是一族架状构造的含水铝硅酸盐矿物.主要含Na和Ca及少数的Sr、Ba、K、Mg等金属离子.沸石的骨架结构由硅氧四面体和铝氧四面体构成，其骨架的每个氧原子都为相邻的两个四面体共用.由于硅(铝)氧四面体连接方式不同，在沸石结构中形成很多孔穴和孔道，这种独特的结构和晶体化学特性使沸石具有优良的物理化学性能，如离子交换性、吸附性、热稳定性、耐酸性等.试验用水是用蒸馏水，磷酸二氢钾，氯化铵以及加入葡萄糖调COD值.配置之后符合污水处理厂二级排放的氨氮、磷质量浓度，此质量浓度未达到国家二级排放标准.磷质量浓度为2～4 mg/L，氨氮质量浓度为15～20 mg/L，COD值100 mg/L左右.1.2 实验方法钼锑抗分光光度法测磷：在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸铵、酒石酸锑氧钾反应，生成磷钼杂多酸.被还原剂氯化亚锡还原, 变成蓝色络合物，通常称为磷钼蓝.该颜色在波长为700 nm处有强吸收.1.3 分析项目称取5 g原沸石，放入250 mL锥形瓶，分别加入50 mL含磷水样，空气浴振荡器25 ℃振荡0.5、l、1.5、2、2.5 h，取样5 mL于比色管中，定容到50 mL.加入5 mL钼酸盐溶液混匀，后加0.25 mL氯化亚锡溶液充分棍匀，显色20 min.以蒸馏水做参比，分光光度计700 nm波长测定吸光度.根据标准曲线计算含磷量，算出去除率.1.4 改性处理条件经酸碱盐浸泡分别分析得出用盐浸泡效果最佳.经查证，用20%MgCl2浸泡最佳.取5 g原始沸石，吸取25 mL上层清液倒入250 mL容量瓶中，稀释至刻度，每种溶液平行测定两次，测定其吸光度.试验得出沸石改性的最佳条件是：1)沸石置于浓度1 mol/L的NaOH溶液中，进行浸泡，35 ℃恒温振荡，浸泡后取出，并对沸石进行清洗，用去离子水洗净、烘干.2)把上述处理过的沸石置于体积分数为20%的MgCl2溶液中浸泡，35 ℃恒温振荡，浸泡2 d后取出，洗净后烘干.3)把用氢氧化钠及氯化镁处理后的沸石置于马弗炉中，在500 ℃下焙烧2 h，取出后自然晾干.2.1 天然沸石吸附效果研究2.1.1 沸石投加量对去除磷的影响当改变沸石用量时，沸石对磷的去除率也有所不同.取一定量的沸石，加入250 mL 质量浓度为15 mg/L的模拟含磷水样，按实验方法处理，实验结果如图1所示，当沸石质量浓度为5 g/L时，磷的去除率为6.16%，随着沸石投加量的增加，磷去除率显著增加，当沸石质量浓度为10 g/L时，去除率为12.41%，继续投加沸石时，磷去除率开始下降.2.1.2 接触时间对去除磷的影响吸附过程本身是一个平衡过程.一定量固体吸附剂对某种离子的吸附量最终会达到平衡，达到平衡的时间即最佳时间.取2.5 g沸石，加入250 mL模拟磷废水，按实验方法处理，实验结果见图2.2.2 改性沸石净化微污染水源水中磷的研究2.2.1 浸泡时间对吸附除磷的影响用瓶点法试验研究反应时间对沸石吸附容量的影响，操作步骤如下:取6只容积为250 mL的锥形瓶，每个瓶子中装入50 mL已配好含磷水样.每个瓶子中均加入改性沸石.置于恒温水浴振荡器中常温(25 ℃)振荡，每隔一定时间取出一个锥形瓶，取样5 mL于比色管中，定容到50 mL.加入5 mL钼酸盐溶液混匀，加0.25 mL氯化亚锡溶液充分混匀，显色20 min.以蒸馏水做参比，分光光度计700 nm波长测定吸光度.根据标准曲线计算含磷量，算出去除率和吸附量，作去除率和吸附量随时间变化图，如图3所示.2.2.2 温度对改性沸石去除率的影响称取5 g样品，放入250 mL锥形瓶，加入50 mL含磷水样，水浴振荡器，温度分别控制在10、15、20、25、30 ℃振荡3 h，测试方法同上，作去除率和吸附量随时间变化图，见图4.2.2.3 pH值对改性沸石除磷效果的影响由图5可知，在pH值比较低时，去除率较高.根据静电吸附理论异性电荷相互吸引的原理，pH值较低时，沸石表面带正电荷，磷则是以磷酸根形式存在于水溶液中，此时沸石很容易吸附携带异性电荷的磷酸根离子.当溶液pH值在4～10之间，改性沸石对磷的去除率变化不大，说明该吸附试验有比较广的pH值适用.2.2.4 投加量对改性沸石除磷的影响为了考察吸附剂用量对吸附效果的影响，取不同量的改性沸石材料1、2、3、4、5 g处理磷水样50 mL，吸附3 h后测定.试验方法、测试方法同上，作去除率和吸附量随时问变化图，试验结果如图6.2.3 改性沸石除磷的正交试验2.3.1 取正交试验的三因素选择采用正交试验和单因素分析相结合的方法，研究改性沸石去除磷的各个影响因素.正交试验主要考虑如下几个因素：1)浸泡时间影响，吸附时间不同影响沸石对磷的去除效率.该试验考察了120、160、180 min，3个时间对沸石去除磷的影响.2)温度影响.本试验采用20、25、30 ℃为正交试验的3个水平.3)投加量多少影响水样和沸石接触反应，一般情况下投加量越大，沸石除磷的效率越高，但是投加量太大，成本过高，也不利于除磷.本试验采用1、3、5 g为正交试验的3个水平.正交试验的因素水平表见表1.2.3.2 正交试验结果与分析正交试验分析，如表2所示.由极差分析可以看出：1)各因素影响大小的顺序如下:时间>投加量>温度.同时试验结果显示该沸石对磷去除效率相对较高，需要进一步探讨其除磷的机理.2)温度对沸石吸附影响最小.3)从试验结果来看，时间为160 min，温度25 ℃，投加量为5 g时去除效果最好.1)天然沸石采用如下步骤改性时除磷效果最佳:天然斜发沸石用去离子水洗净、烘干1 mol/L的NaOH溶液35 ℃浸泡1 h，20%MgCl2:溶液35 ℃下动态浸泡2 d，马弗炉中500 ℃下高温焙烧2 h，105 ℃下烘干.2)沸石改性后，其骨架结构并未发生变化，只是硅铝比发生了变化，孔隙率增大了，并且沸石表面负载氧化镁，使得活性吸附位增多，因而提高了沸石对磷的吸附性能.天然沸石几乎不具备除磷能力，而改性后的沸石吸附能力大大增强.3)改性沸石的吸附容量与接触时间、温度、溶液的pH值、投加量等因素有关.4)改性后的沸石进行单因素试验时发现影响最大因素为时间，然后是投加量，温度和pH值影响不大，故而选定时间、投加量、温度做三因素三水平正交试验.5)正交试验表明：160 min、25 ℃、5 g时去除效果最佳，可达到77.8%.【相关文献】[1] 庄万金.厦门港赤潮发生区溶解氧的时空变化与赤潮生物和环境因子的关系[J]. 海洋环境科学, 1991, 10(2): 23-24.[2] 谢维民.污水除磷技术[J]. 环境科学, 1988, 10(5): 63-64.[3] 黄明, 张学洪, 王敦球, 等.城市污水生物脱氮除磷技术进展[J].广西科学院学报, 2004, 1(1): 21-22.[4] MIETTINEN I T, VARTIAINEN T, MARTIKAINEN P J. 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镧改性粉煤灰合成沸石的同步脱氨除磷研究
２ １ ，１７：１ ５ － １８ ０ １ （） １２ １ ５ ３
Ｃ ｉａ ｎ ｉ ｎ ｎａ Ｓ ｉ ｃ ｈｎ Ｅ ｖｒ ｍｅｔｌ ｃｅ ｅ ｏ ｎ
镧 改性粉煤 灰合成沸石 的同步脱氨 除磷研 究
王 宇 ， 宇 ， 小 明 一骆 其 金 ， 麒 ， 丽 （． 谌建 李 ， 杨 蒋 １ 湖南大学环境科学与工程学院， 湖南 长沙
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镧（La）改性吸附材料脱除水体磷酸盐研究进展
2019 年第 38 卷第 11 期
工
展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
进
· 5005 ·
DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0264
综述与专论
开放科学 （资源服务） 标识码 （OSID）：
conventional adsorption materials can improve the performance of phosphate adsorption and the
utilization efficiency of lanthanum. In order to further promote the development of phosphate removal by
第一作者：罗元 （1995－），男，硕士研究生，研究方向为农业面源污染防治。E-mail：ly234132@。
通信作者：王风，副研究员，硕士生导师，研究方向为农业面源污染防治。E-mail：wangfeng_530@。
引用本文：罗元, 谢坤, 张克强, 等 . 镧 （La） 改性吸附材料脱除水体磷酸盐研究进展[J]. 化工进展, 2019, 38(11): 5005-5014.
modified adsorption material with high efficiency and high selectivity for the removal of phosphate in real
water should be prepared, and its mechanism of preparation and removal phosphate should be studied,
沸石材料的改性及其对水体污染物的吸附性能
2018年第37卷第6期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·2269·化 工 进展沸石材料的改性及其对水体污染物的吸附性能王琳琳，张智明，丁阿强，程然，张铭杰，吴东雷（浙江大学环境与资源学院，浙江 杭州 310058）摘要：吸附法以其选择性强、操作简易、二次污染少等优势逐步成为污水处理的重要方法。
天然沸石材料具有孔腔结构丰富、吸附成本低廉以及吸附性能高等优势，但存在选择吸附性差、与水相分离困难、再生成本偏高等问题。
通过改性，可以为沸石吸附剂对阴离子污染物的吸附提供更多吸附活性位点。
本文基于沸石材料改性制备的国内外最新研究进展，总结了不同改性材料制备复合吸附材料的研究工作，重点介绍了沸石材料改性方法及其应用，进一步回顾了改性沸石材料对水中污染物的吸附性能和影响因素。
通过改性提高沸石材料的选择吸附性能及吸附后的绿色再生将是推动沸石吸附材料规模化应用发展的核心。
关键词：沸石；改性；制备；污染；吸附；废水中图分类号：O647.3；TQ424.2；X52 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）06–2269–13 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1334Modification of zeolite materials and their adsorption properties for thepollutants in aqueous solutionWANG Linlin ，ZHANG Zhiming ，DING Aqiang ，CHENG Ran ，ZHANG Mingjie ，WU Donglei（College of Environmental and Resource Science ，Zhejiang University ，Hangzhou 310058，Zhejiang ，China ）Abstract ： Adsorption is considered as an effective method in wastewater treatment due to its excellent selectivity ，simple operation and less secondary pollution. Natural zeolite materials have attracted much attention of scholars because of their characteristics of rich pore structure, low adsorption costs and high adsorption performance. However ，the poor adsorption selectivity, difficult separation with aqueous phase and high regeneration costs have limited their further application. Through modification of zeolite adsorbent ，more active sites can be obtained for the adsorption of anionic pollutants. This review presents the latest advances on the modification and preparation of zeolite materials from various precursors. Special emphasis is put on the preparation of zeolite composite adsorbent with different modified materials. This review focuses on the methods and application of modified zeolite materials ，as well as the performance in adsorption of water pollutants and the influence factors. Further improving the adsorption selectivity through modification and green regeneration after adsorption will be the core of pushing forward the large-scale application of zeolite materials. Key words : zeolite ；modification ；preparation ；pollution ；adsorption ；waste water城镇居民生活和工农业产生的废水中含有大量无机和有机阴离子污染物，引起了严重的水体污染，对动植物生长造成严重危害的同时也会通过食物链造成生物毒性累积[1]，最终影响到人类的生命安全。
镧／铝改性沸石的磷释放条件及再生能力研究
中图分类号 ： Ｘ ７ ０ ３ ． １
文献标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ２ ｏ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — １ ４ ７ ３ — ０ ６
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ６ ５ ４ Ｏ ａ ｅ ｓ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ ２ ７
ｓ ｏ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ， Ｍ ｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ｅ ／ Ｋ ｅ ｙ Ｏ ｐ ｅ ｎ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ － ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｌ ａ ｎ ｄ Ｆ ｉ ｓ ｈ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ ， Ｗｕ ｘ ｉ ２ １ ４ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｗｕ ｘ ｉ Ｆ ｉ ｓ ｈ ｅ ｙ ｒ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ａ ｇ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｗｕ ｘ ｉ ２ １ ４ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ０ ７ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ４ ． Ｄ ｉ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｒ ａ ｄ ｉ － ｇ ｌ ｏ ｒ ｙ Ｂ ｉ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ —
镧改性材料对水中磷酸盐去除的研究进展
ＪＩＮ Ｓ， ＣＡＯ Ｊ Ｓ， ＬＵＯ Ｊ Ｙ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｂｙ ｌａｎｔｈａｎｕｍ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ［ Ｊ］ ． Ｗａｔｅｒ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０２０，
３９（２） ： ６６－７６．
ＪＩＮ Ｓｈｕｏ１，２ ，ＣＡＯ Ｊｉａｓｈｕｎ１，２，∗ ，ＬＵＯ Ｊｉｎｇｙａｎｇ１，２
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｓｈａｌｌｏｗ Ｌａｋｅｓ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｖａｒｉｏｕｓ ａｔｔｅｍｐｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｍａｄｅ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ａ ｃｏｓｔ⁃ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ｒｅｍｏｖａｌ． Ａｍｏｎｇ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ
ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｄｓｏｒｂｅｎｔｓ ｆｏｒ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｉｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｌａｎｔｈａｎｕｍ ｏｘｉｄｅ ／ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ， ｌａｎｔｈａｎｕｍ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｌｕｍｉ⁃
稀土元素镧在底泥及底栖生物螺蛳中的积累
稀土元素镧在底泥及底栖生物螺蛳中的积累
胡勤海;胡志强
【期刊名称】《中国环境科学》
【年(卷),期】1997(017)002
【摘要】通过＾１４０Ｌａ放射示踪技术，研究了稀土元素镧（Ｌａ）在底泥及
底栖生物螺蛳（梨形环棱螺，Ｂｅｌｌａｍｙａｐｕｒｉｆｉｃａｔａ）中的分布和积累作用。
结果表明，稀土元素镧在底泥中较易积累，并主要以碳酸盐结合态（３６％左右）铁锰结合态（２６％左右）及有机结合态（１４％左右）形态存在，螺蛳对镧也有一定的富集能力，其各部位的镧积累量依次为，内脏囊〉螺壳〉头足部，高浓度（１０ｍｇ／Ｌ）处理组底泥及螺蛳中镧的积
【总页数】4页(P156-159)
【作者】胡勤海;胡志强
【作者单位】浙江农业大学环保系;浙江农业大学环保系
【正文语种】中文
【中图分类】X132
【相关文献】
1.镧改性沸石对太湖底泥-水系统中磷的固定作用 [J], 李佳;詹艳慧;林建伟;杨孟娟;方巧;郑雯婧
2.pH对外源性稀土元素镧在水-底泥中分配影响的研究 [J], 胡勤海;陶凌燕;温军杰;王志荣
3.大亚湾表层沉积物和底栖生物中重金属的污染特征与生物积累 [J], 林丽华;魏虎
进;黄华梅
4.柴油在底泥中的行为及其对底栖生物群落的影响 [J], 庄栋法;蔡子平
5.稀土元素镧在小白鼠体内的积累及其对生殖的影响 [J], 陈丰连;钟广涛
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镧改性沸石改良底泥磷吸附特征
沸石不仅在自然界中广泛分布，而且在水和废水处理领域中也得到广泛的应用。
另一方面，氮磷营养盐造成的水体富营养化问题日益严重，导致全球多个湖泊连续发生蓝藻爆发，因而废水中氮和磷含量的控制问题日渐受到重视。
天然沸石因其在地壳中丰富的储备、低廉的成本、较强的离子交换和选择吸附性能，在水处理系统中得到了广泛的应用。
磷是湖泊富营养化最主要的限制性因子，其来源包括外源输入和内源释放。
而底泥作为湖泊水体中磷的重要蓄积库，当环境条件发生改变时，底泥中蓄积的磷会再次释放进入水体，成为引起湖泊富营养化的内源。
因此，控制污染底泥中磷的释放对于湖泊富营养化防治非常重要。
目前，国内外应用较多的底泥污染控制技术是底泥疏浚和原位覆盖技术。
底泥原位改良技术是近年来新出现的一种底泥污染控制技术，与底泥疏浚和原位覆盖技术相比，该技术对现存底栖生态系统的破坏性更小。
此外，底泥原位改良技术还可以与底泥疏浚技术联合使用，即底泥疏浚后向残留底泥中添加吸附剂以降低底泥再悬浮对水体的二次污染。
目前已有多个学者研究考察了许多吸附剂对底泥中有机污染物、重金属和磷的钝化效果。
其中向底泥添加活性炭可以有效降低底泥中多环芳烃、多氯联苯和有机氯农药等有机污染物的释放风险。
尤其是使用镧改性沸石能够有效改良湖泊底泥，增强底泥对磷的固定能力，并且其对水体中磷酸盐具备较强的吸附能力。
因此，采用镧改性沸石对底泥进行改良可以降低底泥中磷向水体迁移的风险。
镧改性沸石制备：准确称取10 g 天然沸石置于100 mL 水中，形成悬浊液，再加入5 g 氯化镧，通过磁力搅拌使氯化镧溶解并使天然沸石处于悬浮状态，再用2 mol·L -1NaOH 溶液调节混合液的pH值为10。
反应完全后进行固液分离，再用去离子水清洗固体直至上清液pH值为7左右，最后将固体置于105 ℃烘箱内烘干，破碎后即得到镧改性沸石。
从镧改性沸石对人工废水的除磷时间效果的研究结果看，在30 ℃下，随着作用时间的延长，污水中的磷质量浓度逐渐降低，并在作用后的36 h 达到吸附平衡，此时废水中的磷质量浓度、去除率和吸附量分别为0.515 mg·L-1、97.43%和2.44 mg·g-1。
同时，在作用的前3 h镧改性沸石对磷的去除效果显著，此时废水中的磷去除率达到57.1%，镧改性沸石
对磷的吸附量达到1.43 mg·g-1，占饱和吸附量的58.6%。