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 that

the optimal condition of adsorption of phosphorus by zeolite was a dose

of 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 described

by 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。磷在水中有多种形态，包括有机磷酸盐、正磷酸盐和聚合磷酸盐，各种形态之间可相互转化［1］。磷在水中的浓度超过一定的标准，可能会导致水体发生富营养化［2］。目前，在我国的湖泊、水库、湿地等地表水体均存在不同程度的水体富营养化。在我国，已有城市污水处理厂的处理工艺对水中磷的去除率普遍较低，甚至难以达到我国颁布实施的《城镇污水处理厂排放标准》 (GB18918－2002)中的规定［3］。现在国内外常用的除磷方法主要有沉淀法、结晶法、混凝法、生物法、离子交换法和吸附法等［4］。化学法除磷效率较高，但会产生大量化学污泥;生物法除磷操作简单，但效率较低，不能处理浓度高的含磷废水;沉淀法、结晶法运行成本高且水质难达标，后处理困难;吸附法是高效且普遍适用的一种除磷法，它的关键在于吸附剂的选用。沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，在污染处理工艺中应用广泛，国内已有部分学者利用改性沸石对水中磷的吸附性能进行了尝试性的研究工作，并取得了较好的效果［5～6］，但由于沸石改性过程成本较高且存在二

次污染的可能性，故在实际应用中存在一定的困难。

本研究以不同粒径的沸石为吸附剂，重点分析在不同条件下沸石对水体中磷的吸附效果，旨在探索沸石吸附水中磷的最佳工艺条件，为后续将沸石用于除磷工艺提供参考依据。

1 实验部分

1.1 实验材料

硫酸 (分析纯，莱阳市康德化工有限公司)，抗坏血酸 (分析纯)，钼酸铵 (分析纯，天津市化学试剂四厂凯达化工厂)，酒石酸锑钾 (分析纯，天津市巴斯夫化工有限公司)，磷酸二氢钾 (分析纯，天津市巴斯夫化工有限公司)，沸石 (市售，用研钵磨碎过48目和20目筛子，分别用D48、D20表示)。

1.2 实验仪器

722E型可见分光光度计 (上海光谱仪器有限公司)，TG328B型分析天平 (上海天

平仪器厂)，HY－5回旋振荡器 (国华电器有限公司)，LD4－2低速离心机 (北京医用离心机厂)，SHZ－82恒温振荡器 (国华电器有限公司)。

1.3 实验方法

磷的测定采用钼锑抗分光光度法［7～8］。先配100mg/L的磷酸二氢钾储备液，使用时再以蒸馏水稀释至所需浓度的磷酸盐溶液。在锥形瓶中加20ml 5mg/L左

右的磷酸盐溶液和一定量的沸石，在20℃下震荡反应60min，振荡频率为

240r/min，用离心机分离10min，取上清液于小烧杯中，然后移取5ml于50ml 比色管中，加蒸馏水至标线处，然后加1ml抗坏血酸，30s后加2ml钼酸盐，显

色15min，由标准曲线求出磷的浓度，计算沸石对磷的吸附量。

2 实验结果与分析

2.1 投加量对磷去除率的影响

分别在8个锥形瓶中依次加入0.5g、1g、2g、3g、4g、5g、7g、9g沸石D48，

再分别加入20ml 5mg/L磷酸盐溶液，在室温下振荡60min，结果见图1。磷的

去除率随着沸石量的增加而增加，提高沸石投加量可增大吸附面积和吸附点位数。当沸石量接近7g时，磷去除率变得缓慢，表明吸附趋于平衡。沸石吸附能力有最大负荷，当超过负荷时，沸石就不能继续吸附磷，可能是因为溶液剩余浓度降低，磷在向沸石表面迁移过程中受到阻力，影响了吸附的进行。

2.2 pH对磷去除率的影响

改变磷溶液的pH，保持质量浓度为5mg/L，分别在5个含有20ml 5 mg/L磷酸盐溶液的锥形瓶中加入7g沸石D48和D20，用1mol/L的NaOH和1mol/L的

1/2 H2SO4调节溶液的pH分别到3、5、7、9、11，20℃下振荡60min，结果见图2。在相同的pH条件下，沸石D48吸附量略高于D20。在pH为3～9的条件下，沸石D48和D20对水中磷的吸附量均较高，当pH达到11时，吸附量开

始明显下降，表明在实际应用中在较大的pH范围内利用沸石对水中磷进行吸附，均可以获得较好的去除效果。

2.3 反应时间对磷去除率的影响

分别在7个含有20ml 5 mg/L磷酸盐溶液的锥形瓶中加入7g沸石D48和D20，20℃下振荡反应时间分别为 3min、5min、10min、15min、30min、45min、60min，结果见图3。

由图3可以看出，沸石对磷的吸附率和吸附量随着反应时间的延长而逐渐升高，

当反应时间快接近60min时，磷的去除率增加变得缓慢，这是因为随着时间延长，吸附接近饱和。在最初的15min内，吸附速率随反应时间的延长而快速增长，在60min时，D48和D20的吸附率分别达到了85.9%和79%，随后吸附基本达到