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磷酸铵镁结晶法处理含磷废水试验研究

时间:2019-08-13 16:46 来源:未知   点击:

  北极星水处理网讯:摘 要: 用模拟废水进行了磷酸铵镁法除磷试验,研究了反应物摩尔比、溶液 pH 值、搅拌速度、搅拌时间和沉淀时 间等对处理效果的影响。结果表明,n( N) ∶ n( Mg) ∶ n( P) = 5. 5∶ 2∶ 1,溶液初始 pH 值 9.5,搅拌速度 150 r/min,搅拌 时间 10 min,沉淀时间 15 min 的条件下,磷的初始浓度为 100 mg /L 时,磷的去除率可达 99.476% ,处理出水达到 《畜禽养殖业污染物排放标准》( GB 18596—2001) 总磷排放标准( 8 mg /L) 。SEM 表明,pH 为 8.5,9.0,9.5 的条件 下得到的沉淀产物均具有明显的晶体结构,其中 pH 为 9.5 的条件下得到的产物主要是斜方晶体,与磷酸铵镁的理 论形态最为一致。

  磷作为动植物各种生命活动必备的营养元素, 是一种不可再生的宝贵资源[1-2]。工农业的迅猛发 展对磷的需求量不断增大,在磷资源被大量消耗的 同时,大量的磷被排放到水体中,不仅造成水体富营养化,还因无法将之回收利用而浪费了宝贵的磷资源。所以,将磷作为一种资源物质从废水中进行回 收利用具有重要的现实意义[3-5]。 磷酸铵镁( MAP) 结晶法不但除磷效率高,且结晶产物 MAP 可以广泛地应用于医药、化工等行业,同时富含 N、P、Mg 三种植物生长所必需的营 养元素,在土壤湿环境中它的养分比其它可溶性 肥料的释放速率要慢,可作为一种缓释肥[6-7],因 此,利用磷酸铵镁结晶法回收废水中的磷是近年来国内外研究的热点。本文旨在通过优化磷酸铵镁结晶法处理含磷废水的工艺条件而使其达标 排放。

  1.1 试剂与仪器 磷酸二氢钾、过硫酸钾、硫酸、抗坏血酸、钼酸 铵、酒石酸锑钾、氢氧化钠、盐酸、六水氯化镁、氯化 铵均为分析纯。 JJ100B 电子天平; PHS-25 雷磁 pH 计; HJ-6A 六 联恒温搅拌器; LDZM-60KCS 立式压力蒸汽灭菌器; J7200 型可见分光光度计; MLA650F 型场发射扫描 电子显微镜。

  磷酸铵镁结晶法除磷的基本原理是按照一定比 例向废水中投加铵盐和镁盐,使之与废水中的磷酸 盐发生反应生成难溶的 MgNH4PO4·6H2O 沉淀,通 过固液分离而达到去除污水中磷的目的[8]。

  由图 2 可知,磷的去除率随 n( Mg) ∶ n( P) 的增 加而增大。反应物摩尔比 n( Mg) ∶ n( P) 越大,溶液 中 Mg2 +浓度越高,PO3 - 4 、NH +4 、Mg2 + 三者的离子活 度积越大于 MgNH4PO4 的标准浓度积,磷的去除率 升高。当 n ( Mg ) ∶ n ( P) = 2 时,磷 的 去 除 率 为 95. 199% ,继续增加镁磷比,磷的去除率并无显著提 高,且会增加药剂成本。港台最快直播开奖结果,故取镁磷比为 2。

  由图 3 可知,溶液初始 pH 值 8.0 ~ 9.5 时,磷 的去除率随着 pH 的升高而增大,pH 从 9.5 提高至 10.0 时,磷的去除率由 98.948% 增至 99.028% ,并 无显著提高; pH > 10 时,磷的去除率随 pH 增加而 下降。在实验过程中发现,pH 为 8 时,沉淀为大块 疏松絮片,沉降性较好,pH 升高后,沉淀逐渐变为细 小颗粒状,沉降性逐渐增强,pH 为 11 时,沉淀转呈 细小絮片状,且难以沉降,说明此时沉淀物的性质已 发生了变化。一方面,MgNH4 PO4 在低 pH 值下易 溶,在 高 pH 值 下 难 溶,提 高 pH 值 有 利 于 MgNH4PO4 的 生 成[9],另 一 方 面,pH 值 会 影 响 PO3 - 4 、NH +4 、Mg2 + 三者在溶液中的存在形态和活 度[10],pH > 10 时,烧杯口有明显的氨气味,说明此 时溶液中的 NH +4 转变为氨气,在搅拌下挥发出来, 这不利于磷的回收,也污染了大气。周峰通过研究 pH 对磷回收率的影响,发现以鸟粪石形式回收磷的 pH 值宜控制在 8.8 ~ 9.5 范围内效果较好[11]。所 以,考虑到调节 pH 所需的药剂成本和结晶产物 MgNH4PO4 的纯度,取 pH = 9.5。

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