水體中磷酸鹽含量過高是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要原因之一。過量的磷酸鹽會刺激藻類大量繁殖,引發(fā)水華或赤潮,破壞水體生態(tài)平衡,威脅水生生物生存,甚至影響人類飲用水安全,可借助水質(zhì)磷酸鹽測定儀進(jìn)行檢測。針對含量過高的問題,化學(xué)消除法因操作簡便、見效快等特點,成為控制磷酸鹽污染的重要手段。以下從沉淀法、吸附法、化學(xué)氧化法三個方面闡述其原理與應(yīng)用。 一、化學(xué)沉淀法:固定磷酸鹽的“鎖鏈” 化學(xué)沉淀法通過向水體投加金屬鹽類藥劑,與磷酸根離子(PO?3?)結(jié)合生成不溶性沉淀物,從而將磷酸鹽從水中分離。常用試劑包括鋁鹽(如硫酸鋁、聚合氯化鋁)、鐵鹽(如氯化鐵、硫酸亞鐵)和鈣鹽(如氫氧化鈣)。 鋁鹽沉淀:同步形成氫氧化鋁膠體吸附游離磷酸鹽。該方法成本較低,但過量鋁殘留可能對水生生物產(chǎn)生毒性。 鐵鹽沉淀:沉淀物穩(wěn)定性高,且鐵離子對生態(tài)危害較小,但藥劑成本略高于鋁鹽。 鈣鹽沉淀:投加石灰提高水體pH至10以上。此法適合高濃度磷酸鹽廢水處理,但需調(diào)節(jié)pH,可能增加水體硬度。 應(yīng)用場景:適用于污水處理廠尾水處理、工業(yè)廢水除磷等中高濃度磷酸鹽場景,但對低濃度磷酸鹽(<1 mg/L)效率有限。 二、吸附法:選擇性捕獲的“分子篩” 吸附法利用多孔材料的表面活性位點選擇性吸附磷酸鹽,常用吸附劑包括活性氧化鋁、改性沸石、鑭系金屬復(fù)合材料等。 活性氧化鋁:通過表面羥基與PO3發(fā)生配位交換,吸附容量可達(dá)15-30 mg/g,但易受共存陰離子(如硫酸根)干擾,需定期酸洗再生。 鑭基材料:鑭(La)與磷酸鹽形成LaPO沉淀,吸附容量高達(dá)100 mg/g以上,且對低濃度磷酸鹽(0.1-0.5 mg/L)仍有效,但材料成本較高。 生物炭改性材料:通過負(fù)載金屬氧化物提升吸附性能,兼具環(huán)保與經(jīng)濟性,是近年研究熱點。 優(yōu)勢與局限:吸附法無需調(diào)節(jié)pH,操作靈活,適合湖泊、水庫等自然水體的原位修復(fù),但吸附劑飽和后需再生或更換,長期運行成本較高。 三、化學(xué)氧化法:破解有機磷的“利刃” 針對含有機磷化合物(如農(nóng)藥、洗滌劑)的廢水,化學(xué)氧化法通過強氧化劑將有機磷轉(zhuǎn)化為無機磷酸鹽,再結(jié)合沉淀或吸附法去除。常用氧化劑包括臭氧、過硫酸鹽(PS)和芬頓試劑。 臭氧氧化:直接分解有機磷分子,反應(yīng)迅速,但設(shè)備投資大,適合小規(guī)模高濃度廢水處理。 過硫酸鹽活化:通過熱、光或過渡金屬激活PS產(chǎn)生硫酸根自由基,可高效降解有機磷,但對無機磷酸鹽無效。 適用性:主要用于含有機磷的工業(yè)廢水預(yù)處理,需與其他方法聯(lián)用實現(xiàn)總磷達(dá)標(biāo)。 化學(xué)方法的選擇需綜合考慮磷酸鹽形態(tài)、濃度、水體性質(zhì)及經(jīng)濟成本。例如,污水處理廠常采用“鐵鹽沉淀+活性氧化鋁吸附”組合工藝;湖泊修復(fù)則傾向于鑭基材料緩釋投加。值得注意的是,化學(xué)法可能引入二次污染(如金屬離子殘留),因此需結(jié)合生物修復(fù)、生態(tài)調(diào)控等手段構(gòu)建綜合治理體系。
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