金属氧化物吸附除磷方法探讨

付大勇 朱冰 河南化工职业学院化学工程系，河南 郑州 450042

金属氧化物吸附除磷方法探讨

付大勇 朱冰 河南化工职业学院化学工程系，河南 郑州 450042

吸附法一直是处理磷废水的重要方法，被认为是能够很好地适用于宽浓度范围废水除磷的方法。本文采用三种金属氧化物作为吸附剂（活性氧化铝、水合氧化镧、新型稀土铈铁复合吸附剂）进行吸附除磷静态试验，考查在不同的条件下（吸附时间、温度、pH值）吸附剂对磷的吸附效果。本文为开发高效除磷吸附剂提供了有价值的参考依据，在防治水体富营养化方面具有广阔的前景。

吸附剂;除磷;金属氧化物;吸附容量

adsorbent; phosphorus; adsorption; Absorb the capacity

水体的富营养化造成水中藻类大量繁殖，溶解氧锐减，严重破坏了水体生态环境，威胁水生生物的生存和人类健康。富营养化污染已成为目前世界各国所共同面临的重大环境问题。富营养化污染的主要原因是由于排入水体的氮、磷等营养物质过多所致。研究表明，多数富营养化水体中的控制因素为磷[1]，因此，废水除磷对防治水体富营养化尤为重要。

通常使用的除磷方法主要包括化学法和生物法，但均不能进行磷回收。而吸附法除磷从一定程度上弥补了以上方法的不足。吸附法处磷，主要是指利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除或降低废水中的磷。吸附法作为一种从低浓度溶液中去除特定溶质的高效低耗方法，特别适用于废水中有害物质的去除。

本文采用三种金属氧化物（活性氧化铝、水合氧化镧、新型稀土铈铁复合吸附剂）作为吸附剂，在不同吸附时间、温度和pH值的条件下,分别检测金属氧化物对磷的吸附效果，同时对吸附法除磷机理做了初步的探讨。为开发高效、廉价的除磷吸附剂提供了有价值的参考依据。

1 实验部分

1.1 主要仪器

CHA—S气浴恒温振荡器、TDL80—1A型离心机、DHG—9070型电热恒温鼓风干燥、721型分光光度计、马沸炉、玻璃电极、ZD-2型电位滴定计、DRZ-A 电阻炉温度控制器、电磁搅拌器、PF-1型氟电极、232型甘汞电极。

1.2 实验材料与试剂

吸附剂：活性氧化铝、水合氧化镧、铈—铁复合金属氧化物。

含磷废水为KH2PO4模拟，浓度10mg/ L。

0.6 %磷钼酸铵溶液：溶解3g钼酸铵，1g酒石酸于100ml水中，加入浓硝酸13ml，用水稀释至500ml。

0.1 %二氯化锡溶液：溶解0.2g二氯化锡于1.25ml浓盐酸中，用水稀释至200ml。

氧化铝、氢氧化钠、氟化钠、氯化镧、氯化铁、氯化亚铁、硫酸高铈、氯化钠等所用试剂均为分析纯。

1.3 实验及测试方法

取100ml含磷的模拟废水于250ml的锥形瓶中，加入一定量的活化后的吸附剂，在一定的条件下，放入恒温振荡器振荡一段时间后，静置，离心分离后，取上层清液用氯化亚锡还原光度法检测磷的浓度，用吸附量表示磷的吸附效果。按下式计算单位吸附剂的磷吸附量。

式中：m—吸附剂质量;Ci—初始水溶液中的磷浓度;Ce—终态水溶液中的磷浓度;V—磷溶液体积。

2.实验结果与讨论

2.1 氯化亚锡还原光度法测定磷的标准曲线

吸取10mg/l的磷标液0.0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0ml于比色皿中，加入5ml 2mol/LH2SO4，再加入5ml 0.1%SnCl2，最后加入2ml 0.6%钼酸铵，稀释至25ml。

图1 磷的标准曲线

2.2 三种金属氧化物吸附效果的比较

本实验在初始pH=7.5时对活性氧化铝、水合氧化镧、新型稀土铈铁复合吸附剂进行了24小时吸附实验，结果如表1。

由表1可以看出，在相同的工艺条件下，LaH的吸附率较大，说明LaH对正磷酸根的吸附能力远远高于另外两种吸附剂，这表明LaH是一种极具开发潜力的吸附剂。

2.3 时间对各吸附剂吸附容量的影响

在初始浓度为10mg/l（以磷元素计），体积为100ml，初始PH=5的磷酸盐模拟水样中分别加入各吸附剂2mg，在振荡器的作用下（25℃，150r/min），隔一定时间取样分析，绘制平衡吸附曲线如下图。

表1 各吸附剂的吸附效果的比较

?

?

?

?

?

?

2.4 温度对各吸附剂吸附容量的影响

取100ml 10mg/l的磷溶液于250ml的锥形瓶中，分别加入各吸附剂2mg，溶液的pH=7.3,在不同温度下，150r/min的振荡器里振荡24h。实验结果如表2、表3、表4。

2.5 pH 值对各吸附剂吸附容量的影响

pH值是影响金属氧化物对阴离子吸附效果的最重要因素之一[2]，试验溶液初始磷浓度10mg/L，体积100ml，用NaOH和HCl调节溶液的初始pH值，各吸附剂加入量为2mg（25℃，150r/min），吸附24小时达到平衡。见表5、表6、表7。

2.6 反应机理

废水中的磷以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在。聚磷酸盐在酸性条件下可以水解为正磷酸盐，大多数生活污水的pH范围在6.5～8，在污水生化处理过程中，所有的聚磷酸盐都被转化为正磷酸盐，没有缩聚磷酸盐能残存下来。同时，在细菌的作用下，污水的有机磷也部分转化为正磷酸盐[3]。因此，在废水吸附除磷过程中，主要关注于正磷酸盐，在pH值6～9的典型生活污水中，主要存在形式为磷酸氢根和磷酸二氢根[4]。

3.结论

吸附时间、温度以及pH值是影响吸附剂吸附率的重要因素。实验结果表明振荡24h后吸附效果达到最佳；而溶液pH值对Al2O3、LaH、Fe-Ce的影响都较大；温度对LaH的影响最大，对Al2O3、Fe-Ce的影响最小

总之，Al2O3、LaH、Fe-Ce对磷有良好的吸附效果，和传统的活性炭吸附剂相比较，这三种吸附剂的吸附率高，在实际应用上具有明显的优势。同时实验结果表明LaH吸附剂对磷的吸附效果最好。

[1]彭近新,等.水质富营养化与防治.北京：中国环境科学出版社.1998

[2] M.A.Anders；on刘莲生译.水溶液吸附化学.北京：科学出版社.1989

[3]肖举强.离子交换与吸附[J].1992,7(6):375

[4]武丽文，刘建荣.工业水处理[J].1993,13 (2):23

[5]李亚峰，杨辉，赵红.工业用水与废水[J].1999,30(8):7

The adsorption method has been an important method to deal with phosphorus waste water all the time , which is considered to be the thing that can be well suitable for the waste water of wide density range and get rid of the phosphorus method.This literary use three kinds of metal oxides as absorbent (active alumina , hydration oxidize lanthanum , new-type tombarthite cerium iron compound the absorbent ) to absorb and get rid of the phosphorus static test, And examine the result of absorbing to the phosphorus of absorbent under different conditions (absorbs time , temperature , pH value ).This text has offered the valuable reference basis for developing and getting rid of the phosphorus absorbent high-efficiently, have a wide prospect in preventing and curing water body eutrophication.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.018

付大勇（1981-），男，河南新乡人，助讲，在河南化工职业学院工作，主要从事有化学、化工及其相关实验教学与研究。