黃土顆粒吸附水解尿液中磷酸鹽特性及機制

蔣善慶王曉昌

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黃土顆粒吸附水解尿液中磷酸鹽特性及機制

蔣善慶1，2，3，王曉昌1，2，3

（1國家城市非傳統水資源開發利用國際科技合作基地，陜西西安710055；2西北水資源與環境生態教育部重點實驗室，陜西西安710055；3西安建筑科技大學環境與市政工程學院，陜西西安710055）

從源分離尿液中回收磷既能減少城市污水中近50%的磷負荷，又可以促進磷資源的可持續循環。本研究利用物理篩分（≤100μm）后的天然黃土顆粒作為吸附材料來回收水解尿液中的磷酸鹽，重點考察了其對磷酸鹽的吸附性能及該過程的作用機制。另外，還建立了吸附動力學和等溫線方程，并且討論了初始pH和接觸時間對吸附過程的影響。研究結果表明，黃土顆粒對水解尿液中磷酸鹽具有較強的吸附能力，初始pH是影響其對磷酸鹽吸附性能的主要因素，最大吸附容量發生在初始pH為10.0時，可達到5.28mg/g。黃土顆粒吸附水解尿液中磷酸鹽的主要作用機制是≡M—OH官能團與磷酸根的配位交換反應、羥基磷酸鈣沉淀反應及磷酸銨鎂沉淀反應，并且水解尿液中高氨氮濃度對黃土顆粒吸附磷酸鹽具有促進作用。另外，該吸附過程符合偽二級（22=0.998）動力學方程且吸附規律符合Freundlich（F2=0.990）等溫線方程。

黃土顆粒；吸附；配位交換；沉淀；動力學；等溫線

磷（P）是所有生命體不可或缺的營養元素之一，且是一種不可再生資源[1]。當前，全球磷礦正日趨減少，據預測其在未來一百年將耗盡[2]。尿液中含有高濃度磷，傳統的排水模式將其輸送至污水廠集中處理，不僅增加了清潔水資源的消耗且復雜了磷的去除與回收[3]。……