改性沸石的沉积物磷钝化效果研究

通过室内模拟实验,对天然沸石及不同方法改性沸石的磷吸附性能及沉积物磷钝化效果进行了对比研究。磷吸附实验结果表明,磷吸附量大小为改性沸石Z3>改性沸石Z2>改性沸石Z1>天然沸石,35d的平均吸附量分别为832、466、168和70mg/kg。改性沸石的磷吸附量与沸石含量正相关,并随时间呈增长趋势,其中改性沸石Z3第35d的磷吸附量可达1690mg/kg。离子交换量测定结果显示,沸石经改性后促进了Ca2+的释放,同时减少了K+、Na+的释放量。沉积物磷钝化实验表明,改性沸石可有效减少沉积物TP、DRP的释放,减少释放量达80%以上。天然沸石主要通过表面吸附减少水体磷含量,其次,物理阻隔作用拓展了钝化作用的时间和空间。Al(OH)3絮凝物通过表面吸附、电中和及架桥作用可显著提高改性沸石的磷吸附量,增强沉积物磷钝化效果。     

锆改性沸石添加对重污染河道底泥磷释放和钝化的影响

通过模拟实验并结合磷形态分级提取和生物有效磷提取,考察了锆改性沸石添加对重污染河道底泥磷释放和钝化的影响.结果发现,锆改性沸石添加不仅会降低间隙水中磷的浓度,而且也会降低底泥-水界面磷扩散通量,从而降低了底泥中磷向覆水体的释放风险.锆改性沸石添加会促使底泥中弱吸附态磷(NH_4Cl-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)和盐酸提取态磷(HCl-P)向金属氧化物结合态磷(NaOH-r P)和残渣态磷(Res-P)转变,而底泥中NH_4Cl-P和BD-P这2种容易释放态磷的降低有助于减少底泥中磷释放的风险.此外,锆改性沸石添加降低了底泥中了WSP(水溶性磷)、RDP(易解吸磷)、FeO-P(铁氧化物-滤纸提取磷)和Resin-P(阴离子交换树脂提取磷)这4种生物有效磷含量.锆改性沸石添加控制底泥磷释放的机制为:锆改性沸石添加,一方面可以钝化底泥中潜在可移动态磷和生物有效磷,达到减少底泥中磷向间隙水中释放的目的,另一方面可以通过锆改性沸石的吸附作用直接去除间隙水中的磷;而间隙水中磷浓度的降低,会降低间隙水和上覆水之间磷的浓度梯度,进而降低了底泥-水界面磷扩散通量.以上的结果显示,锆改性沸石是一种有希望的可以钝化河道底泥中磷并控制其向上覆水体释放的改良剂.     

镧沸石对磷和重金属的吸附与底泥钝化性能

矿业开采加工排放的重金属污染物会进入底泥中,与其中的磷形成复合污染.然而,目前关于底泥钝化的研究多数仅针对单一污染物.考察了新型钝化剂——镧沸石对P、Zn和Pb的吸附性能,及其对疏浚底泥中相应污染物的钝化效果,并通过脱附实验、X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射（XRD）研究了其吸附机制.结果表明,镧沸石对P、Zn和Pb的最大吸附量分别为53.76、27.70和123.45mg ·g^-1;预吸附Zn和Pb对镧沸石的除磷性能影响不大,但Zn和Pb的吸附会受到预吸附抑制.投加质量分数0.83%和1.66%的镧沸石后底泥中的P、Zn和Pb均向稳定态/生物难利用形态转化.P、Zn和Pb都可以通过形成内圈络合物被镧沸石吸附,此外静电作用和表面沉淀也分别会对Zn和Pb的吸附形成贡献.投加镧沸石可实现疏浚底泥中磷和重金属的钝化.     

磷改性生物炭与沸石配施对土壤有效磷释放的影响

针对盐碱地土壤有效磷含量低且保肥能力差等问题,采用磷酸浸渍-水热法制备了菜花叶生物炭(CLH)和香蕉皮生物炭(BPH),分析了不同水热温度(120、160、200、240 ℃)对合成生物炭特性和其中磷组分含量的影响;同时,采用碱熔-水热法将煤矸石合成沸石(ZL),然后通过土壤培养试验及磷释放动力学试验,将生物炭单施及与合成沸石配施,研究其对土壤有效磷释放的影响与缓释机理. 结果表明:水热温度为200 ℃时,合成的菜花叶生物炭(CLH200)与香蕉皮生物炭(BPH200)表面含磷与含氧官能团量较高,且铁/铝结合磷含量最高,分别占CLH200与BPH200中总磷的36.58%、31.15%. 土壤培养120 d,与单施化肥和单施CLH200相比,CLH200与ZL配施(CLH200+ZL)处理下土壤有效磷含量分别提高了45.72%和19.64%,BPH200与ZL配施(BPH200+ZL)处理下分别提高了32.25%和12.13%. 此外,BPH200+ZL与CLH200+ZL处理均能显著提高土壤有机质含量、阳离子交换量及脱氢酶活性. 用准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型对数据进行拟合发现,准二级动力学模型拟合曲线与CLH200和BPH200处理下试验测定值的相关性良好,而颗粒内扩散模型拟合曲线与CLH200+ZL和BPH200+ZL处理下试验测定值的相关性良好,两种改良剂配施后有效磷的释放主要通过离子交换进行,且扩散过程是磷释放的限制步骤. 研究显示,磷改性生物炭与煤矸石基沸石配施不但可以改善土壤特性,而且有助于土壤有效磷缓释,满足植物生长对有效磷养分的长期需求.      

锆、镧和镧锆改性沸石添加控制底泥磷释放的对比

本研究采用镧和锆作为改性剂制备了3种不同类型的改性沸石,即锆改性沸石(Zr MZ)、镧改性沸石(La MZ)和镧锆改性沸石(La Zr MZ),对比考察了其对水中磷酸盐的吸附作用,并对比研究了其添加对上覆水、间隙水和底泥中磷的影响.结果发现,3种改性沸石均可有效地吸附水中的磷酸盐,且La Zr MZ对水中磷酸盐的吸附性能明显优于La MZ和Zr MZ. 3种改性沸石添加均可有效地降低上覆水和间隙水中SRP的浓度.La MZ对底泥中潜在活性磷的钝化效果优于La Zr MZ,而后者又优于Zr MZ. 3种改性沸石添加均可以降低底泥中水溶性磷(WSP)、藻类可利用磷(AA-P)和铁氧化物-滤纸提取磷(Fe O-P)的含量,WSP和AA-P削减效应的排序为:La MZ La Zr MZ Zr MZ,Fe O-P削减效应的排序为:La Zr MZ Zr MZ La MZ. La Zr MZ和La MZ添加均可以降低底泥中易解吸磷(RDP)的含量,且削减效应的排序为:La MZ La Zr MZ. La Zr MZ和Zr MZ添加均可以降低底泥中Na HCO_3提取磷(Olsen-P)的含量,且削减效应的排序为:La Zr MZ Zr MZ.以上结果显示,镧、锆和镧锆改性沸石均可以有效控制水体内源磷向上覆水的释放;从吸附容量和生物可利性磷钝化效果看,镧锆联合改性沸石是一种非常有希望的用于控制水体内源磷释放的底泥改良材料.     

改性泥炭与沸石用于污染水体的脱氮除磷实验研究

通过改性泥炭和改性沸石对微污染水体中污染物的去除实验的研究,得出改性泥炭和改性沸石单独处理微污染水时都能有效地去除水体中COD、氨氮、总磷,联合作用时对水体中的COD、总磷可以达到更高的去除率,但对氨氮的去除率有所下降.结果表明：微污染水在最适实验条件下进行吸附实验得出的效果是水体中的化学需氧量（TCOD）、氨氮（NH4＋-N）、总磷（TP）的浓度分别从77 mg/L、3.75 mg/L、0.40 mg/L降低到20.06 mg/L、0.041 mg/L、0.35 mg/L.两种吸附剂联合作用对污染物的去除率比吸附剂单独作用污染物要高.     

水体沉积物中磷释放的影响因素

概述了水体沉积物中磷的存在形态以及磷素释放的影响因素。主要讨论了溶解氧、温度、pH值、水体扰动、沉积物组成、生物作用和光照对沉积物磷释放的影响,并提出了目前存在的问题和未来发展的方向,为水体富营养化的研究提供了科学的理论依据。     

天然沸石和方解石复合覆盖技术抑制底泥磷释放的影响因素研究

提出了天然沸石和方解石复合覆盖控制底泥氮磷释放的新技术,并对该技术抑制底泥磷释放的能力及影响因素进行了研究.结果表明,天然沸石和方解石复合覆盖层不仅可以有效抑制底泥氨氮释放,也可以有效抑制磷的释放.复合覆盖层抑制底泥磷释放的效率受天然沸石投加量、方解石投加量、天然沸石粒径、沸石与方解石组合方式等因素的影响.随天然沸石和方解石投加量的增加,复合覆盖层抑制底泥磷释放的效率明显提高;随天然沸石粒径的减小,复合覆盖层抑制底泥磷释放的效果略微增强.沸石和方解石的组合方式对复合覆盖层抑制底泥磷释放的规律为：先覆盖沸石后覆盖方解石对底泥磷释放的抑制效果明显强于先覆盖方解石再覆盖沸石条件下的情况,与沸石方解石混合均匀覆盖情况相比,先覆盖沸石后覆盖方解石对底泥磷释放的效果也略有提高.     

改性沸石吸附废水中磷污染物的研究

采用改性沸石吸附废水中的磷污染物,经济高效无毒害,是一种优良的废水处理方法,对于解决磷污染问题具有重大的意义。采用4A沸石和改性4A沸石对含磷浓度为50 mg·L^-1的模拟废水进行吸附实验,研究了沸石用量、含磷浓度、反应温度、吸附时间以及pH对两种沸石吸附性能的影响。结果表明,两种沸石对磷的去除率都高达90%以上,并且改性4A沸石在沸石使用量较少,含磷浓度比较低,pH值比较高的情况下对磷的吸附效果比较好。     

镧改性沸石对太湖底泥-水系统中磷的固定作用

考察了不同反应时间、pH值、硅酸根离子浓度、DO浓度、老化时间以及初始磷浓度等条件下一种新型底泥改良剂-镧改性沸石对太湖底泥-水系统中磷的固定作用.当水中磷浓度很低时,太湖底泥和镧改性沸石改良太湖底泥均释放出磷.镧改性沸石改良太湖底泥的释磷量少于太湖底泥.镧改性沸石改良太湖底泥中金属氧化物结合态磷(NaOH-P)和钙结合态磷(HCl-P)等较为稳定形态磷含量多于太湖底泥,而镧改性沸石改良太湖底泥中氧化还原敏感态磷(BD-P)这种不稳定形态磷含量少于太湖底泥.太湖底泥和镧改性沸石改良太湖底泥对水中较高浓度磷酸盐的吸附平衡数据均可以采用Langmuir等温吸附模型加以描述.镧改性沸石改良太湖底泥对水中磷酸盐的吸附能力明显高于太湖底泥,且吸附能力随老化时间的增加而降低.被镧改性沸石所吸附的磷酸盐主要以NaOH-P和HCl-P等较为稳定形态磷存在,不容易被重新释放出来.上述结果表明,采用镧改性沸石对太湖底泥进行原位改良可以增强太湖底泥对磷的固定能力,减少太湖底泥磷的释放.     

天然沸石覆盖层控制底泥氮磷释放的影响因素

通过实验室模拟,研究了天然沸石活性覆盖层控制底泥氮磷释放的影响因素,包括天然沸石粒径、温度、覆盖层厚度以及人工曝气等,结果表明:厌氧状态下富营养化水体的底泥会释放大量的氨氮和总磷,而天然沸石覆盖层可以有效地控制氨氮的释放,并且能降低总磷的释放速率;温度、沸石粒径、覆盖层厚度和曝气对天然沸石覆盖层控制底泥氨氮的短期释放基本没有影响,而沸石粒径和覆盖层厚度对覆盖层控制氨氮的长效性影响较大,且粒径越小或者厚度越厚,控制的时间越长;温度越高,覆盖层抑制底泥总磷释放的效果越差;沸石粒径越小或者覆盖层厚度越厚,控制底泥总磷释放的效果越好;对1cm厚粒径3～5mm沸石覆盖层表面进行曝气,有助于降低底泥总磷的释放速率;而对3cm厚粒径3～5mm的沸石覆盖层表面进行曝气,总磷的控制效果反而下降;对1cm厚粒径<2mm的沸石覆盖层表面进行曝气,初期对于底泥总磷释放的控制是不利的,而后期则可以降低底泥总磷的释放速率.     

负载硝酸盐有机改性沸石抑制底泥氮磷释放的效果及机制研究

通过摇床振荡试验研究,考察HDTMA有机改性沸石对硝态氮的吸附-解吸特性及对磷酸盐和氨氮的吸附特性,再通过模拟释放试验考察负载硝酸盐HDTMA有机改性沸石对底泥氮磷释放的影响.结果表明:①有机改性沸石吸附硝态氮的最佳HDTMA负载量为276?EC.Langmuir公式能较好地描述有机改性沸石对硝态氮的吸附行为,饱和单位吸附量达到1 724mg/kg,并且有机改性沸石对硝态氮的吸附速率较快.有机改性沸石吸附硝态氮之后一定条件下又会逐渐释放出来,并且吸附的硝态氮越多,硝态氮的解吸量越大.Langmuir公式能较好地描述负载硝态氮之后有机改性沸石对磷和氨氮的吸附行为,且对氨氮的理论吸附量为12.0 mg/g以及对磷的理论吸附量为O.597 mg/g.②采用有机改性沸石负载硝酸盐可以较长时间地向表层底泥提供硝态氮,并且大大减低了进入上覆水的硝态氮比例.硝酸盐负载型有机改性沸石不仅可以有效控制底泥磷的释放,而且可以控制底泥氨氮的释放.     

改性沸石湿地脱氮除磷效能及机制

为明确改性沸石湿地对分散性农村生活污水中氮磷的去除效能,并探索其脱氮除磷机制,将改性沸石作为折流湿地填料层填料,应用于厌氧折流板反应器(ABR)+折流湿地(BFCW)组合工艺,为苏州市农村生活污水处理提供新途径.结果表明,改性沸石湿地对氮磷去除良好且稳定,脱氮量和除磷量较沸石湿地分别增大1.8%和1倍多.湿地主要通过填料的吸附截留作用脱氮除磷,以Ca-P和Al-P为主要沉淀磷素形式,植物的泌氧和吸收作用有助于稳定出水水质.湿地前端和后端分别以填料的吸附截留作用和微生物的硝化反硝化作用为主要脱氮途径.改性过程对沸石磷素吸附沉淀性能的大幅提升是在多重途径的协同作用下实现的,湿地构型和植物根系的影响是造成相同区域填料氮磷截留量差异的主要原因.硝化作用强度的高低是改性沸石湿地脱氮效果及稳定性季节性波动的主因.     

改性沸石对含铅废水的处理研究

在不同时间下用不同浓度的盐酸对沸石进行系列的改性试验,结果表明经优化改性后的沸石对含铅废水有很好的去除效果,并用酸或蒸馏水对沸石再生,吸附量下降较平缓,沸石再生性稳定,可重复使用。     

铝污泥酸化提取液改性沸石的除磷特性及机制

为了提高沸石的除磷能力并降低改性成本,以给水厂铝污泥为铝源,采用酸化提取液合成层状双氢氧化物(LDHs)覆膜于沸石表面制备改性沸石,分别测定原沸石、Al-Zn改性沸石及铝污泥改性沸石的表面特性和化学组分,分析等温吸附及吸附动力学特性,探讨铝污泥改性沸石的除磷性能及除磷机制.结果表明,最佳酸化提取条件为60 min、150 r·min~(-1)和p H1. 0,该条件下1 g铝污泥(干重)可提取77 mg的铝;改性沸石的饱和吸附容量和解吸性能较原沸石显著提高,尤其是铝污泥改性沸石,其理论最大吸附量从30. 24 mg·kg~(-1)提升至170. 40 mg·kg~(-1);改性使得沸石对磷酸盐的主要吸附类型由物理吸附向化学吸附转变.以铝污泥为铝源改性沸石能有效地提高其对磷酸盐的吸附能力及再生能力,在降低磷浓度过高引发的水体富营养化风险的同时,实现以废治废的目的.