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90m3/d生活污水处理设备厂家

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为了更好地分析Mg(OH)2-BC固定氮、磷的机理, 本文拍摄了在最优条件下(溶液初始pH=8, 投加量0.3 g·L-1)Mg(OH)2-BC回收氮、磷后的反应产物MAP-BC的电镜图像, 并分析了回收产物的XRD衍射图谱.从图 5a及5b中可以看出, 改性材料表面上附着的纳米片状Mg(OH)2基本消失, 产物中可见有六棱柱状的鸟粪石结晶生成并附着在生物质炭上.由图 5c可知, 与鸟粪石标准XRD谱图(PDF#15-0762)对比, 二者特征衍射峰的位置具有高度的一致性, 在2θ为14.99°(110)、15.81°(020)、16.47°(011)、20.85°(111)、21.45°(021)、25.61°(200)、27.09°(130)、30.60°(211)、31.91°(040)、33.28°(022)、33.67°(221)处出现的多个强衍射峰, 都表明Mg(OH)2-BC上负载的Mg(OH)2晶体与模拟废水中的NH3-N、TP结合生成了鸟粪石结晶, 该改性材料固定废水氮、磷的主要机理为鸟粪石结晶沉淀.综上所述, Mg(OH)2-BC固定模拟废水中氮、磷的机理可能包括物理吸附、静电吸附、离子交换、化学沉淀, 而在其中起主要作用的是鸟粪石结晶沉淀, 也即化学沉淀作用.4 结论(Conclusions)1) 改性材料Mg(OH)2-BC固定NH3-N和TP的最优条件为：投加量0.3 g·L-1, 溶液初始pH=8, 反应时间≥240 min.在该条件下, Mg(OH)2-BC对NH3-N、TP的吸附量达到最大, 分别为59.28、129.57 mg·g-1.2) Mg(OH)2-BC对NH3-N和TP的吸附过程符合准二级动力学模型, 吸附受化学吸附控制, 限制反应速率的因素主要是吸附剂表面活性位点的数量.3) Mg(OH)2-BC固定NH3-N和TP的机理包括物理吸附、静电吸附、离子交换和化学沉淀, 其中, 起主要作用的是化学沉淀, 也即鸟粪石结晶沉淀作用.Mg(OH)2-BC投加量对模拟废水氮、磷固定的影响

图 2显示了不同Mg(OH)2-BC投加量对模拟废水中氮、磷回收效果的影响.从图中可以看出, 改性材料对氨氮(NH3-N)、总正磷酸盐(TP)的吸附量随投加量的增加先增大后减小, 在投加量为0.3 g·L-1时, 改性材料对NH3-N、TP的吸附量达到最大值, 分别为59.28、129.57 mg·g-1.当投加量超过0.3 g·L-1时, 改性材料对NH3-N、TP的吸附量都有所下降, 因此, 利用Mg(OH)2-BC回收氮、磷时, 其最优投加量为0.3 g·L-1.除此之外, 反应溶液的终点pH值随投加量的增加而增加, 在投加量超过0.45 g·L-1时, 溶液的pH已经超过9, 说明反应中生成鸟粪石的动力下降有可能与投加量过多导致的反应体系pH过高有关.　　3.3 溶液初始pH对模拟废水氮、磷固定的影响　　溶液pH值对鸟粪石结晶沉淀的速率、鸟粪石产量及产物的形态、结构、种类等有极大影响(Rl et al., 2003).从图 3中可以看出, 改性材料对NH3-N、TP的吸附量先随溶液初始pH的增加而增大, 在初始pH为8时达到最大值, 此时改性材料对NH3-N、TP的吸附量可分别达到58.3、130.0 mg·g-1, 此时溶液的终点pH接近于9.当溶液的初始pH值大于8时, 其终点pH随之升高, 改性材料对NH3-N、TP的吸附量都下降.这说明Mg(OH)2-BC吸附NH3-N、TP的最佳反应pH在9左右, 这与Buchanan等(1994)及杨明珍等(2011)的结论一致.值得注意的是, 即使溶液的初始pH很低, 其终点pH也一直稳定在8.0以上.这说明改性材料Mg(OH)2-BC是一种自碱性很强的材料, 对废水的pH有较强的调节作用.　　绉安华等(2005)指出, 含有NH4+、PO43-和Mg2+的溶液在不同pH下会生成Mg(OH)2、MgNH4PO4、Mg3(PO4)2沉淀, 其Ksp分别为1.8×10-11、2.5×10-13和6.0×10-28, 生成沉淀时的最低pH分别为10.5、5.5和8.0.因此, Mg(OH)2-BC在高pH下对氮、磷固定效率降低可能是由以下两方面原因导致：①pH过高时, 正磷酸盐的主要存在形式由H2PO4-转化为PO43-, 并与Mg2+形成结合溶度积更小的Mg3(PO4)2沉淀, 在投加量不变的情况下, 同等质量的Mg(OH)2-BC对TP的吸附量变小;②NH4+在高pH的溶液中会电离出NH3及H+, 相对于NH4+, NH3难以与PO43-和Mg2+生成鸟粪石, Mg(OH)2-BC对NH3-N的吸附量变小.　　3.4 反应动力学　　图 4a给出了接触时间对Mg(OH)2-BC固定氮、磷效果的影响.从图中可以看出, Mg(OH)2-BC在与氮、磷混合溶液接触的前30 min, 其对氮、磷的吸附容量急剧上升, 反应开始仅1 h时, Mg(OH)2-BC对氮、磷的吸附量就已接近饱和.与此同时, 溶液pH值在反应前期急剧升高, 在第10 min时就已攀升至8.66.说明Mg(OH)2-BC可以快速释放碱度及Mg2+, 使溶液pH维持在最佳鸟粪石生成的pH值区间内, 促使鸟粪石结晶反应的快速进行.当接触时间超过240 min后, 反应达到平衡, Mg(OH)2-BC对NH3-N、TP的吸附容量分别达到57.13、129.03 mg·g-1.

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