一種用于處理含磷廢水的新型納米材料探究

（天津渤海職業技術學院，天津 300402）

生活污水及化工行業、生化制藥、金屬表面處理等行業的廢水中均含有大量的磷，這些廢水直接排入水體會造成水體磷污染。引起水體富營養化、赤潮等現象，導致水質變差、變臭。對含磷廢水的處理成為人們關注的議題[1～3]。本實驗是以鈉基膨潤土、海泡石等為主體材料，通過對其進行酸化活化處理，再與鑭或鋅的無機金屬鹽進行浸漬，并用高分子絮凝劑進行改性，制備出具有吸附除臭、除磷抑藻功能的新型納米除磷劑。實驗中探討了主體材料不同、酸化時間不同及改性金屬鹽種類不同時制備出的除磷劑的除磷效果的差異，以期得到最優化的實驗條件，制備出最優良的納米除磷劑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試劑:氯化鑭，氯化鋅，硫酸鑭，硫酸鋅，聚合氯化鋁，稀硫酸，過硫酸鉀，抗壞血酸，鉬酸銨，以上試劑均為分析純；膨潤土，海泡石，為化學純；磷酸二氫鉀（優級純）。

儀器:氣浴恒溫振蕩器(SHA－B，江蘇金壇市國旺實驗儀器廠)，馬弗爐(湖北英山縣建力電爐制造有限公司)，攪拌器，紫外可見分光光度計（UV765/UV765PC，上海精科儀器有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 磷的測定

采用分光光度法測定水樣中磷的濃度。

1.2.2 除磷劑制備方法

納米除磷劑的基本制備方法，取適量硫酸對海泡石進行酸化，然后過濾并烘干、粉粹。后在快速攪拌下將其加入到氯化鋅溶液中進行浸漬改性，制成漿液體系。向上述漿液體系中加入適量聚合氯化鋁，充分反應后，過濾、在90℃下烘干24h，進行球磨處理，收集備用。

分別改變海泡石的酸化時間為 1h，2h，4h，6h，8h，10h和12h，并用氯化鑭硫酸鋅、硫酸鑭代替氯化鋅做改性鹽溶液，最后采用不同的主體材料如膨潤土代替海泡石做主體材料，制備不同的納米除磷劑，探討其對含磷廢水的處理效果，找出最佳制備方法。

2 實驗結果與討論

2.1 不同酸化時間的探究

在制備納米除磷劑的基礎上，改變酸化時間為1h，2h，4h，6h，8h，10h 和 12h，探討不同酸化時間下制備的納米除磷劑對含磷廢水中磷的去除率，結果如圖1所示。

圖1 不同酸化時間下除磷劑對磷的去除率

由圖1可見，當酸化時間為1h時，制得的除磷劑對含磷廢水中磷的去除率為80%。酸化時間在6h內時，酸化時間越長，磷的去除率越高，最高可達95%。當酸化時間超過6h后，制得納米除磷劑對磷的去除率不再上升，而是會略有下降。所以在后續實驗中，選擇6h作為最佳酸化時間。

2.2 改性鹽種類探究

分別采用氯化鑭、氯化鋅、硫酸鋅、硫酸鑭溶液加入到已酸化并干燥、粉碎制得的粉末中，進行浸漬改性。將制得的不同納米除磷劑與500mL2mg/L的含磷廢水中，置于振蕩器中振蕩反應，定期取樣測定磷去除率，結果如圖2所示。

圖2 不同鹽溶液改性下除磷劑對磷的去除率

由圖2可見，采用氯化鑭、氯化鋅、硫酸鋅、硫酸鑭溶液進行浸漬改性時制得的四種納米除磷劑對廢水中磷的去除率均在90%以上。其中，以氯化鋅做改性鹽時，磷的去除率為92%；采用氯化鑭溶液對主體材料進行浸漬改性制得的納米除磷劑對廢水中磷的去除率可達到96%，為四種改性鹽溶液中改性效果最佳的。使用硫酸鋅改性制得的納米除磷劑對磷的去除率為95%，綜合考慮經濟等因素，決定采用硫酸鋅作為這種納米除磷劑的改性鹽溶液。

2.3 主體材料的探究

分別采用海泡石和膨潤土做不同的主體材料制備納米除磷劑，與含磷廢水混合均勻，振蕩反應，定期取樣測定廢水中磷的濃度，計算磷去除率。結果如圖3所示。

圖3 不同鹽溶液改性下除磷劑對磷的去除率

由圖3可見，兩種主體材料制備的納米除磷劑對磷的去除率隨時間逐漸增大，以海泡石為主體制備的納米除磷劑對廢水中磷的去除率在反應進行的2h內迅速上升，最終達到94%以上；而以膨潤土為主體制備的納米除磷劑對磷的去除率隨時間上升趨勢較前者平緩，最終達到87%，低于以海泡石做主體制備的納米除磷劑。

3 結論

3.1 采用硫酸對海泡石進行酸化制備納米除磷劑時，最佳酸化時間為6h。

3.2 以氯化鑭，氯化鋅，硫酸鑭，硫酸鋅溶液浸漬改性時，氯化鑭溶液的改性效果最好，可以達到96%。

3.3 以海泡石和膨潤土做主體制備的除磷劑對磷的去除率分別為94%和87%，海泡石納米除磷劑的除磷效果更佳。

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