基于纳米氧化镁/氢氧化镁可逆相变的污水磷回收新工艺

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污水磷回收不仅有利于保护水体生态环境,而且有利于促进农业可持续发展。现有吸附除磷技术普遍存在吸附剂成本高,产物磷含量偏低,吸附过程抗干扰能力差等问题。本研究以氧化镁/氢氧化镁为吸附剂,根据氧化镁/氢氧化镁的可逆相变过程,开发了有望应用于黑臭污水磷回收的新型循环除磷工艺,主要研究内容包括:1、深入研究氧化镁吸附除磷机理,开发基于氧化镁-氢氧化镁可逆相变过程的除磷污泥热再生-循环除磷新工艺。2、探索氧化镁循环除磷工艺在黑臭污水除磷过程中的应用潜力。3、以原位生成Mg(OH)2实现高效污水磷回收。研究结果如下:(1)纳米氧化镁水化成水镁石时,其吸附能力没有得到充分利用。煅烧是一种不需要解吸就能恢复吸附能力的有效方法。磷酸盐可以积累到更高的水平,甚至超过理论平衡吸附极限,从而获得优质肥料(124.5 mg-P/g-Mg O)。磷离子以HPO42-和PO43-的形式存在于吸附剂中,这是吸附剂从方镁石向水镁石相变过程中磷离子存在的主要原因。(2)在有腐殖酸存在的条件下,Mg O对磷酸盐的饱和吸附容量达408 mg-P/g-Mg O。研究推断,氧化镁通过混凝去除大部分的腐殖酸,通过吸附去除磷酸盐和小部分的腐殖酸。弱酸性的条件对于腐殖酸和磷酸盐的去除更为有利。在500℃下对Mg(OH)2/Mg-HA/Mg-PO4复合材料进行高温煅烧,Mg(OH)2转变为Mg O,腐殖酸被降解,而磷酸盐仍保留在吸附剂中,材料仍可循环使用。(3)原位生成Mg(OH)2,可以通过沉淀、絮凝、吸附等作用有效去除磷酸盐,该方法所需镁盐剂量较低,且反应迅速。该方法中,溶液p H、搅拌速度、共存离子都会对磷酸盐的去除率造成较大影响。综上,本研究提出了一种新的基于氧化镁/氢氧化镁可逆相变的有效磷回收策略,避免了吸附剂的浪费和腐殖酸对吸附剂的污染,降低了药剂的使用成本,使得磷酸盐能够被高效富集与回收,对于处理垃圾渗滤液和黑臭水体等含磷污水具有较好的借鉴意义与应用潜力。
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