碳酸根對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)回收磷的影響

曹 潔,李 瑾（云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院,昆明 610000）

碳酸根對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)回收磷的影響

曹 潔,李 瑾
（云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院,昆明 610000）

本文分別考察了各種初始磷濃度CP、鈣磷物質(zhì)的量之比Ca/P、pH和溫度下，CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)回收磷的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出結(jié)論：高濃度的CO32-對(duì)該反應(yīng)的影響特別大，并且對(duì)磷回收率的抑制作用也非常大。通過(guò)改變CP值發(fā)現(xiàn)，低CP情況下，可以明顯抑制CO32-對(duì)磷的回收率影響；通過(guò)改變Ca/P、pH，選擇了最佳的實(shí)驗(yàn)條件，即Ca/P=3.33、pH=9.0；通過(guò)改變溫度，發(fā)現(xiàn)溫度的升高對(duì)于此實(shí)驗(yàn)的作用非常小。

CO32；磷酸鈣；磷；回收率

CO32-是廢水中比較多見(jiàn)的陰離子，在回收磷時(shí)，CO32-能與PO43-爭(zhēng)奪Ca2+，在一定程度對(duì)磷酸鈣的形成起到抑制作用，大大降低了磷的回收效果。很多報(bào)道證明低濃度CO32-對(duì)回收磷造成影響，但是污泥厭氧消化液中CO32-的濃度大概是30mmol/L，比普通的污水中含量更高，本文主要研究了高濃度CO32-以磷酸鈣沉淀的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儲(chǔ)備液的制備

首先配制濃度為0.32 mol/L KH2PO4、0.54 mol/L CaCl2、1 mol/ L Na2CO3溶液用于下面的實(shí)驗(yàn)，本文中所有試劑均是分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將實(shí)驗(yàn)中磷的初始濃度設(shè)為CP、初始的鈣磷物質(zhì)的量之比為Ca/P、初始的CO32-濃度為CCO3

2-，在反應(yīng)器中依次加入Na2CO3、KH2PO4、CaCl2，加入適量的KNO3來(lái)維持恒定的離子強(qiáng)度，加入不同濃度的HCl和NaOH，控制整個(gè)體系的pH值，反應(yīng)2、4、6、8、10、15、20、25、30、60、12分鐘后取樣測(cè)試。

1.3 水樣和固體產(chǎn)物預(yù)處理

水樣用0.45 μm的濾膜過(guò)濾，在濾液中加入濃度為6 mol/L HCl溶液，終止沉淀反應(yīng)的進(jìn)行，水樣用于后續(xù)測(cè)定。反應(yīng)產(chǎn)物也用0.45 μm的濾膜過(guò)濾，常溫條件下放置用于后續(xù)的各種測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同CP下CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)的影響

實(shí)驗(yàn)在pH=9.0，Ca/P=1.67，t=20°C，CCO32-=0、10、20、30、40、50mmol/L的模擬水樣中進(jìn)行沉淀，分別考察了在CP=20、40、60、80、100mg/L的條件下CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)的影響，結(jié)果中磷的去除率說(shuō)明CO32-濃度對(duì)沉淀反應(yīng)影響比較大，特別是在CP比較小時(shí)。

2.2 不同Ca/P下CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)的影響

實(shí)驗(yàn)在pH=9.0，CP=60 mg/L，t=20°C，CCO32-=0、10、20、30、40、50mmol/L的模擬水樣中進(jìn)行沉淀，分別考察了在Ca/ P=1.67、3.33、5.01的條件下CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)的影響。

在同樣的Ca/P下，磷的去除率隨CO32-濃度的增大而減小。其具體的原因，有研究者猜想是因?yàn)樵诖鬂舛鹊腃O32-下，溶液中Ca 與CO32-之間容易反應(yīng)產(chǎn)生CaCO3沉淀，抑制了磷酸鈣的生成，這樣體系中就剩余了過(guò)量的PO43-，磷的回收率也大大降低。Ca/P由1.67升高至3.33，磷的去除率大大升高，增長(zhǎng)幅度最大的是CCO32-=50 mmol/L；Ca/P增長(zhǎng)至5.01時(shí)，在CCO32-=0、10、20 mmol/L的情況下，磷的去除率基本一樣，在CCO32-=30、40、50 mmol/L的情況下，磷的去除率有略微的增長(zhǎng)，盡管增長(zhǎng)的程度不大。因此可以通過(guò)加大體系中的Ca/P，來(lái)盡可能降低CO32-對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，同時(shí)最好不要超過(guò)5，考慮各方面的因素，選擇了Ca/P=3.33為最佳條件。

2.3 不同pH下CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)的影響

實(shí)驗(yàn)在CP=60 mg/L，t=20°C，Ca/P=1.67，CCO32-=0、10、20、30、40、50 mmol/L的模擬水樣中進(jìn)行沉淀，分別考察了在pH=8.0、9.0、10.0的條件下CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)的影響。

在同樣的pH值下，磷的去除率隨著CO32-濃度的增大而逐漸減小，當(dāng)體系中CCO32-=0時(shí)，三種不同的pH值下，磷的去除率都比較高，都高于80%。當(dāng)溶液中pH=8.0時(shí)，磷的去除率隨著CO32-濃度的增大而降低的比較明顯，當(dāng)pH=9.0、10.0時(shí)，磷的去除率降低的比較緩慢，各個(gè)不同濃度的CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)沒(méi)有很大的區(qū)別，針對(duì)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇pH=9.0作為最佳條件。

2.4 不同溫度下CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)的影響

實(shí)驗(yàn)在pH=9.0，CP=60 mg/L，Ca/P=1.67，CCO32-=0、10、20、30、40、50 mmol/L的模擬水樣中進(jìn)行沉淀，分別考察了在t=20、30、40°C的條件下CO32-對(duì)磷酸鈣沉淀反應(yīng)的影響。

通過(guò)升高溫度來(lái)降低CO32-的抑制作用，這種方法的效果不明顯。在相同的溫度下，磷的去除率隨著CO32-濃度的增大而逐漸減小；在相同的CO32-濃度下，升高溫度，可以在一定程度上增加磷的去除率，但是增加效果比較微弱。

3 結(jié)論

（1）在CP值相同的情況下，CO32-的濃度越大，磷的去除率反而越低，這種規(guī)律在C值較低時(shí)表現(xiàn)的更加明顯；在相同的CO2-

P3濃度下，磷的去除率與CP值成正比，即CP值越大，磷的去除率也越高。

（2）在一定程度上，增大Ca/P值，可以有效的提高磷的去除?率，當(dāng)Ca/P超過(guò)5時(shí)，磷的去除率反而會(huì)有所下降，所以選擇Ca/ P=3.33為最佳反應(yīng)條件。

（3）增大pH值能有效的增加磷的去除效果，但是從降低CO2-

3對(duì)沉淀反應(yīng)的抑制效果方面來(lái)看，當(dāng)pH=8.0時(shí)，CO32-對(duì)沉淀反應(yīng)的抑制效果最好，pH=9.0、10.0時(shí)CO32-對(duì)沉淀反應(yīng)的抑制效果依次減弱，綜合考慮兩方面的因素，選擇pH=9.0為最佳反應(yīng)條件。

（4）升高溫度可以在一定程度上降低CO32-對(duì)沉淀反應(yīng)的抑制作用，但是這種降低效果非常不明顯。

[1]劉汝鵬,曲瑩,王全勇等.污水處理廠回收磷的方法及工藝探討.水處理技術(shù), 2011,37(02):9-12.

[2]高英,葉榮,宋永會(huì).溶液條件對(duì)磷酸鈣沉淀法回收磷的影響.安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2007,7(03):58-62.