碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

曹 洁,李 瑾（云南国土资源职业学院,昆明 610000）

碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

曹 洁,李 瑾
（云南国土资源职业学院,昆明 610000）

本文分别考察了各种初始磷浓度CP、钙磷物质的量之比Ca/P、pH和温度下，CO32-对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响。通过实验结果可以得出结论：高浓度的CO32-对该反应的影响特别大，并且对磷回收率的抑制作用也非常大。通过改变CP值发现，低CP情况下，可以明显抑制CO32-对磷的回收率影响；通过改变Ca/P、pH，选择了最佳的实验条件，即Ca/P=3.33、pH=9.0；通过改变温度，发现温度的升高对于此实验的作用非常小。

CO32；磷酸钙；磷；回收率

CO32-是废水中比较多见的阴离子，在回收磷时，CO32-能与PO43-争夺Ca2+，在一定程度对磷酸钙的形成起到抑制作用，大大降低了磷的回收效果。很多报道证明低浓度CO32-对回收磷造成影响，但是污泥厌氧消化液中CO32-的浓度大概是30mmol/L，比普通的污水中含量更高，本文主要研究了高浓度CO32-以磷酸钙沉淀的影响。

1 实验部分

1.1 储备液的制备

首先配制浓度为0.32 mol/L KH2PO4、0.54 mol/L CaCl2、1 mol/ L Na2CO3溶液用于下面的实验，本文中所有试剂均是分析纯。

1.2 实验方法

将实验中磷的初始浓度设为CP、初始的钙磷物质的量之比为Ca/P、初始的CO32-浓度为CCO3

2-，在反应器中依次加入Na2CO3、KH2PO4、CaCl2，加入适量的KNO3来维持恒定的离子强度，加入不同浓度的HCl和NaOH，控制整个体系的pH值，反应2、4、6、8、10、15、20、25、30、60、12分钟后取样测试。

1.3 水样和固体产物预处理

水样用0.45 μm的滤膜过滤，在滤液中加入浓度为6 mol/L HCl溶液，终止沉淀反应的进行，水样用于后续测定。反应产物也用0.45 μm的滤膜过滤，常温条件下放置用于后续的各种测定。

2 结果与讨论

2.1 不同CP下CO32-对磷酸钙沉淀反应的影响

实验在pH=9.0，Ca/P=1.67，t=20°C，CCO32-=0、10、20、30、40、50mmol/L的模拟水样中进行沉淀，分别考察了在CP=20、40、60、80、100mg/L的条件下CO32-对磷酸钙沉淀反应的影响，结果中磷的去除率说明CO32-浓度对沉淀反应影响比较大，特别是在CP比较小时。

2.2 不同Ca/P下CO32-对磷酸钙沉淀反应的影响

实验在pH=9.0，CP=60 mg/L，t=20°C，CCO32-=0、10、20、30、40、50mmol/L的模拟水样中进行沉淀，分别考察了在Ca/ P=1.67、3.33、5.01的条件下CO32-对磷酸钙沉淀反应的影响。

在同样的Ca/P下，磷的去除率随CO32-浓度的增大而减小。其具体的原因，有研究者猜想是因为在大浓度的CO32-下，溶液中Ca 与CO32-之间容易反应产生CaCO3沉淀，抑制了磷酸钙的生成，这样体系中就剩余了过量的PO43-，磷的回收率也大大降低。Ca/P由1.67升高至3.33，磷的去除率大大升高，增长幅度最大的是CCO32-=50 mmol/L；Ca/P增长至5.01时，在CCO32-=0、10、20 mmol/L的情况下，磷的去除率基本一样，在CCO32-=30、40、50 mmol/L的情况下，磷的去除率有略微的增长，尽管增长的程度不大。因此可以通过加大体系中的Ca/P，来尽可能降低CO32-对实验的影响，同时最好不要超过5，考虑各方面的因素，选择了Ca/P=3.33为最佳条件。

2.3 不同pH下CO32-对磷酸钙沉淀反应的影响

实验在CP=60 mg/L，t=20°C，Ca/P=1.67，CCO32-=0、10、20、30、40、50 mmol/L的模拟水样中进行沉淀，分别考察了在pH=8.0、9.0、10.0的条件下CO32-对磷酸钙沉淀反应的影响。

在同样的pH值下，磷的去除率随着CO32-浓度的增大而逐渐减小，当体系中CCO32-=0时，三种不同的pH值下，磷的去除率都比较高，都高于80%。当溶液中pH=8.0时，磷的去除率随着CO32-浓度的增大而降低的比较明显，当pH=9.0、10.0时，磷的去除率降低的比较缓慢，各个不同浓度的CO32-对磷酸钙沉淀反应没有很大的区别，针对以上的实验结果，选择pH=9.0作为最佳条件。

2.4 不同温度下CO32-对磷酸钙沉淀反应的影响

实验在pH=9.0，CP=60 mg/L，Ca/P=1.67，CCO32-=0、10、20、30、40、50 mmol/L的模拟水样中进行沉淀，分别考察了在t=20、30、40°C的条件下CO32-对磷酸钙沉淀反应的影响。

通过升高温度来降低CO32-的抑制作用，这种方法的效果不明显。在相同的温度下，磷的去除率随着CO32-浓度的增大而逐渐减小；在相同的CO32-浓度下，升高温度，可以在一定程度上增加磷的去除率，但是增加效果比较微弱。

3 结论

（1）在CP值相同的情况下，CO32-的浓度越大，磷的去除率反而越低，这种规律在C值较低时表现的更加明显；在相同的CO2-

P3浓度下，磷的去除率与CP值成正比，即CP值越大，磷的去除率也越高。

（2）在一定程度上，增大Ca/P值，可以有效的提高磷的去除?率，当Ca/P超过5时，磷的去除率反而会有所下降，所以选择Ca/ P=3.33为最佳反应条件。

（3）增大pH值能有效的增加磷的去除效果，但是从降低CO2-

3对沉淀反应的抑制效果方面来看，当pH=8.0时，CO32-对沉淀反应的抑制效果最好，pH=9.0、10.0时CO32-对沉淀反应的抑制效果依次减弱，综合考虑两方面的因素，选择pH=9.0为最佳反应条件。

（4）升高温度可以在一定程度上降低CO32-对沉淀反应的抑制作用，但是这种降低效果非常不明显。

[1]刘汝鹏,曲莹,王全勇等.污水处理厂回收磷的方法及工艺探讨.水处理技术, 2011,37(02):9-12.

[2]高英,叶荣,宋永会.溶液条件对磷酸钙沉淀法回收磷的影响.安全与环境学报,2007,7(03):58-62.