聚合氯化铝混凝强化新生态铁锰复合氧化物吸附去除水中的磷

摘要：采用氧化-共沉淀法制备出新生态铁锰复合氧化物（FMBO），研究了单独投加FMBO和聚合氯化铝（PACl）强化FMBO吸附除磷效能及吸附磷后的颗粒物特性。

结果表明，单独投加FMBO后形成的颗粒物表面带负电荷，颗粒物聚集和沉淀性能较差。PACl的投加降低了颗粒物的表面电荷，促进了颗粒物的聚集，平均粒径明显增加，改善了颗粒物的沉淀性能；通过SEM-EDAX发现，投加PACl形成的复合颗粒物表面更为粗糙，Al元素在复合颗粒物表面相对富集。PACl的投加强化了FMBO的吸附除磷效果，在实验原水条件下FMBO和PACl最佳投量分别为12和30 mg/L，此时TDP去除率高达95.6%。并且出水中Fe、Mn、Al浓度均远低于《地表水环境质量标准》中规定的限值。PACl强化新生态FMBO易于实现原位投加，在水体和水处理除磷工艺中具有较好的应用潜力。

近年来，我国江河湖库等水体富营养化日趋严重，水华现象时有暴发，其中磷的过量排放是不容忽视的重要原因之一。因此，如何有效降低水体中的磷和污水出水中的磷，开发经济高效的水处理除磷技术是当前人们关注的热点之一。

吸附是除磷的重要技术之一，其具有操作简单、产泥量少等优点，特别是铁铝等的金属氧化物类吸附剂具有安全高效的特点，被广泛研究用于去除水中的砷、有机物及重金属等，在水体和污水深度除磷工艺中也具有很好的应用开发潜力。

本课题组制备了粉末状铁锰复合氧化物，发现其对水中的磷显示出良好的吸附能力，但用于工程实际时，仍存在投加不便等缺点。为便于工程应用，又制备出新生态铁锰复合氧化物（Fe-Mn binary oxide，FMBO）。该氧化物为悬浮液，粒径小，容易通过计量泵实现吸附剂的原位准确投加，由于原位制备生成的新生态FMBO，有一部分呈胶体态，粒径小，沉淀性能差，造成固液分离困难。聚合氯化铝是水处理中广泛应用的混凝剂，其水解聚合产物对水中胶体物质具有电中和、吸附架桥等作用，有望强化新生态FMBO胶体的脱稳聚沉。

因此，本课题组继续研究了新生态FMBO的物化特点、除磷效能及聚合氯化铝对其吸附除磷的影响，以期为新生态FMBO用于水体和水处理除磷提供技术支持。

1实验部分

1.1试剂与材料

实验所用原水取自上海市某水源地水库，通过投加磷酸二氢钾配制而成，配制后含磷原水的主要水质指标及浓度为：PH8.20，TDP 1.10mg/L，PO43-1.02mg/L，UV2540.075，DOC 2.36mg/L，溶解态铁0.12mg/L，溶解态铝0.082mg/L，溶解态锰0.006mg/L。

实验所用药品七水合硫酸亚铁（FeSO4．H2O）、磷酸二氢钾（KH2PO4）、高锰酸钾（KMnO4）、盐酸（HCl）、氢氧化钠（NaOH）、聚合氯化铝（PACl，Al2O3)含量10%）均为分析纯，购自国药集团北京化学试剂公司，实验用水除原水外其余均为去离子水。溶液PH使用盐酸和NaOH溶液进行调节，反应过程保持溶液PH基本不变。。

1.2新生态RJ]V的制备

新生态FMBO采用氧化-共沉淀法制备，具体步骤如下：配制100mL的0.5mol/L NaOH和0.125 mol/L KMnO4的混合溶液，另配制100mL的0.375 mol/L的FeSO4溶液；将上述2种溶液混合后充分搅拌均匀，实验过程所用体积根据所需FMBO投量而定。反应方程式如下：