摘要：以锰砂、海绵铁金属多孔物质对含磷废水的处理结果表明：在最佳试验条件下，海绵铁与锰砂的混合物对磷的吸附容量＞9.0 mg/g，磷的去除率在89%以上。
关键词：海绵铁 锰砂 吸附 含磷废水
1 试验方法
1.1 静态法
量取一定量模拟(用化学试剂KH2PO4配制而成)于三角烧瓶中，加入一定量的海绵铁及锰砂，在室温下以60 r/min速度振荡20 min，然后静置2h，取上清液用氯化亚锡法分析溶液中磷的含量，计算吸附容量及去除率。
1.2 动态法
采用φ14的有机玻璃柱，内填充10∶1海绵铁及锰砂混合物，填充物高为600 mm，以一定流速顺流通过吸附柱。用氯化亚锡法分别分析流出液达不同体积时的磷含量，计算流出液体积和磷去除率，求出吸附剂的吸附容量。
2 试验结果及讨论
2.1 静态试验
2.1.1 海绵铁粒径的影响
海绵铁粒径直接影响磷的去除效果，选取不同粒径海绵铁处理含磷的试验结果如图1所示。随着海绵铁粒径的减小，磷的去除率增加(由62.16%增加到81.48%)，但海绵铁的粒径越小其磨损率越大，水力阻力加大，成本增高。从水质要求、经济成本综合考虑，试验时选取1.5 mm的粒径。
2.1.2 海绵铁与锰砂配比的影响
取5 g海绵铁，加入不同配比的锰砂，测定不同配比时海绵铁与锰砂的处理效果，结果见图2。
由图2可知，当海绵铁与锰砂的配比为10∶1，对磷的去除率最高，并且在动态试验中加入适量的锰砂，可防止海绵铁板结，减少水头损失，因此试验选用海绵铁∶锰砂为10∶1。
2.1.3 溶液pH值的影响
当模拟原水含磷浓度为50 mg/L(以PO3-4计)时，吸附剂对磷的去除率与溶液pH值的关系如图3所示。酸度越大，去除率越高；在中性范围(pH值6～8)内吸附剂的吸附量基本保持不变且去除率较高，为81.12%；当pH＞9时，由于滤料表面发生化学反应而使去除率迅速降低。因此该法适合于处理酸性及中性或弱碱性含磷。试验模拟的pH为6～7。
2.1.4 吸附时间的影响
试验结果表明：吸附达80 min以后，吸附剂的吸附容量基本不再变化而达到平衡，吸附量可达9.0 mg/g，磷的去除率在89%以上，结果令人满意。
2.2动态吸附试验
2.2.1 流速对磷去除率的影响
准确称取200g海绵铁和20g锰砂，混合均匀后填充在￠14的有机玻璃柱内，柱高为600 mm，原液起始浓度为C0＝50mg/L(以PO3-4计)，以不同的流速通过吸附层，并计算不同流速下吸附剂对磷的去除效果，结果见图4。由试验结果可知，流速越小，去除率越高，但流速太小对实际处理工艺没有意义，因而试验选6 m/h的流速做动态试验。
2.2.2 动态吸附试验
原水浓度C0＝100mg/L，流速为6m/h，自运行开始至滤料出现穿透，全部时间为10d，进水总磷酸根量为10479.34 mg，处理水量为115.7 L，共吸附磷酸根量为1 646.00mg，动态吸附容量为8.23mg/g，总去除率为15.7%，动态吸附曲线如图5。
3 含磷处理试验 用海绵铁处理城市生活，在最佳吸附条件下，静态试验结果见表1。
表1 城市生活处理结果| 序号 | 吸附剂用量
(g/L) | 进水PO3-4浓度
(mg/L) | 残余PO3-4浓度
(mg/L) | 磷的去除率
(%) |
|---|
1
2
3 | 4.0
8.0
12 | 78.32
78.32
78.32 | 36.26
8.78
5.42 | 53.70
88.29
92.10 |
可见，海绵铁对城市生活中的磷有良好的去除效果，当投加量为10g/L时，磷的去除率可达90%以上，达到城市生活排放标准。
4 结语
海绵铁与锰砂是一种金属多孔滤料，以它作为吸附剂处理含磷的技术还未见报道。本研究结果表明：用粒径为1.5 mm的海绵铁与锰砂10∶1混合，在中性、弱酸性条件下处理含磷静态吸附容量可达9.0 mg/g，去除率为89%以上；动态试验在流速为6 m/h的条件下吸附容量可达8.23 mg/g，可以满足处理含磷的要求。该法处理含磷具有高效、快速、简便易行等优点，值得进一步研究和推广应用。
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