磁性硅藻土负载纳米过氧化钙对水中磷酸盐吸附

本研究以磁性硅藻土为载体,负载纳米过氧化钙(CaO_2),制备了一种可高效吸附磷酸盐且可回收的复合材料(MDCP),并利用SEM、EDX-mapping、XRD、XDS和VSM等技术对MDCP的微观形貌、内部结构、晶体组成以及元素组成进行了表征.结果表明,MDCP表面成功负载了CaO_2,并具有良好的磁性. MDCP对水中磷酸盐的吸附数据符合Langmuir等温吸附模型,根据Langmuir模型确定当T=20℃时MDCP对水中磷酸盐的最大单位吸附容量为191. 84 mg·g~(-1).吸附等温线与吸附动力学的结果表明,MDCP对磷酸盐的吸附过程属于化学吸附. pH对MDCP吸附磷酸盐具有显著的影响,MDCP对磷酸盐的有效吸附pH范围为4～10,且MDCP对溶液pH具有调节效果,可使溶液pH保持在7～9的水平.当溶液共存Cl-、SO_4~(2-)、CO3_~(2-)、HCO_3~(2-)、F-和NO_3~-等阴离子时,MDCP对水中磷酸盐仍具有良好的选择吸附性.回收后的MDCP可用HCl溶液对其吸附的磷酸盐进行解吸,解吸后的MDCP再次负载CaO_2后对磷酸盐去除率仍可达到初次吸附量的70%.     

过氧化钙重塑底泥对水中磷酸盐的吸附作用

本研究模拟原位覆盖CaO₂流失后状态,以修复后表层2cm底泥为研究对象,通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪（EDX）对底泥修复前后表面进行观察和元素分析,发现CaO₂重塑明显改变了底泥结构,去除底泥表面附着的大部分有机物和铁锰氧化物,提高底泥颗粒孔隙率,增加底泥表面Ca²⁺含量;CaO₂重塑使底泥内源磷更加稳定,TP含量减少约20%,潜在活性磷含量减少约30%,Ca-P和Res-P含量明显增加,同时厌氧环境下重塑底泥磷释放量明显小于原始底泥,表明CaO₂重塑极大降低了底泥内源磷释放风险;Langmuir模型与Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型相比,更适用于描述CaO₂重塑底泥对水中磷酸盐的等温吸附行为,CaO₂重塑明显提高底泥对水中磷酸盐的吸附能力,其最大磷吸附量由1.44 mg·g^-1增加到20.91 mg·g^-1,其对水中磷酸盐的吸附机制由化学吸附转变为物理化学吸附共同作用,此外准二级动力学模型可以较好地描述CaO₂重塑底泥对水中磷酸盐的吸附动力学过程,且CaO₂重塑显著提高底泥对水中的磷酸盐的吸附速率.     

氧化强化对氢氧化钙原位固磷效果的影响

将氢氧化钙［Ca（OH）₂］和过氧化氢（H₂O₂）以梅花散点的方式注射到底泥中,考察两者联用对内源磷的控制效果.结果表明,单独投加Ca（OH）₂可以有效固定沉积物-水界面（SWI）以下约20 mm沉积物中约90%的内源磷,但同时会加剧20 mm以下沉积物的厌氧环境,导致沉积物中稳定态磷向易释放态磷转化,造成潜在活性磷的累积;而H₂O₂的加入极大地降低了Ca（OH）₂投加后深层沉积物潜在活性磷富集的风险,并明显提高了Ca（OH）₂在沉积物中的纵向扩散深度,其影响范围可以达到SWI以下0~40 mm;但40 mm以下沉积物影响并不明显;这主要归因于氧化剂的投加导致氧化还原电位提高了近18倍.底泥内源磷形态变化也证实了氧化剂投加对磷的良好固定效果.与对照实验相比,SWI以下0~20 mm沉积物中易释放态磷含量明显降低,同时沉积物中Ca-P含量增加了约10%.但随着底泥深度增加,易释放态磷减少量逐渐降低,Ca-P的增加也逐渐变缓.