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除磷的一種主要方法是生物除磷法，該方法具有不需投加藥劑、運行成本低等優點。但是生物除磷法對運行控制的要求較高，其適應性和靈活性不夠，而且僅僅采用生物除磷法很難達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級A標準，一般需要輔助化學除磷法來滿足要求。了解各種化學除磷劑的除磷特性對化學除磷具有重要意義，本文選取6種常用除磷劑(三氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、硫酸鋁、PAC和PFS)，考察pH、加藥量和攪拌時長對它們除磷效果的影響，以期為化學除磷劑在廢水處理中的應用提供參考。

1實驗部分

1.1儀器與試劑實驗水樣：由磷酸二氫鉀配制而成的模擬含磷廢水，模擬廢水的N︰P=1︰1。

儀器：722N型可見分光光度計、PHS-25C數顯酸度計、78-1型磁力攪拌器、MGS-2200型快速消解儀、干燥箱。

藥品：FeCl3(鐵含量7%)、AlCl3(鋁含量7%)、CaCl2溶液(鈣含量7%)、MgSO4(鎂含量7%)、Al2(SO4)3(鋁含量7%)、聚合氯化鋁(PAC，鋁含量10%)、聚合硫酸鐵(PFS，鐵含量7%)。

1.2實驗方案

采用鉬銻抗分光光度法測定磷含量。選用氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、硫酸鎂、聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)這六種除磷劑，通過設定不同pH值、不同攪拌時間和不同投藥量來探究這三個變量對上述六種化學除磷劑除磷效果的影響。

2結果與討論

2.1pH值對除磷效果的影響

2.1.1pH值對無機鹽類除磷劑除磷效果的影響

在除磷劑加量均為200mg/L，攪拌時長均為5min的條件下分別測定三氯化鐵、氯化鈣、硫酸鎂和氯化鋁四種無機鹽除磷劑除磷率隨pH變化情況。實驗結果如圖1所示：

由圖1可知，隨pH的升高，三氯化鐵和氯化鋁除磷率都先上升后下降，三氯化鐵的較佳除磷pH在4~5，而氯化鋁的較佳除磷pH為6。這是因為在除磷過程中鐵離子、鋁離子與磷酸根離子形成沉淀的同時還發生了水解反應生成了絡合物和氫離子，這些絡合物能夠吸附污水中含磷的雜質，增大pH，水解反應正向移動，更加有利于除磷。但當pH達到一定值后，隨pH的升高鐵離子、鋁離子與氫氧根發生反應，與上述除磷過程形成競爭，不利于除磷。由圖1可知，pH增大，氯化鈣的除磷率增大，但是當pH＞10后除磷率變化不大。氯化鈣除磷機理為：5Ca2++7OH-＝Ca(OH)2(PO4)3↓+6H2O，相關研究表明，當pH為7時磷酸鹽主要以H2PO4-的形式存在，與鈣離子反應生成多羥基磷灰石，大量消耗了水體中的氫氧根離子，使溶液偏酸，除磷效果不佳。當pH增加到9后，磷酸鹽主要以PO43-和HPO42-的形式存在，主要生成磷酸氫鈣和磷酸三鈣，有利于除磷，因此，在pH增到9以后氯化鈣有較好的除磷效果，選擇pH=10為其較佳除磷pH。另外，硫酸鎂的除磷率隨pH升高先增大后下降，這是因為含有氮磷的污水與硫酸鎂反應生成磷酸銨鎂的同時產生了氫離子，若處理液pH太低則不利于沉淀，若pH太高則處理液中銨根離子濃度降低，也不利于沉淀，選擇硫酸鎂的較佳除磷pH為9。

2.1.2pH值對復合除磷劑除磷效果的影響

在除磷劑加量均為100mg/L，攪拌時長均為5min的條件下分別測定PAC、PFS兩種復合化學除磷劑的除磷率隨pH變化情況。實驗結果如圖2所示：

如圖2所示，pH值對復合除磷劑除磷效果影響顯著。pH升高，PAC與PFS的除磷率先上升后下降，其較佳除磷pH分別為7.5和8。PAC與PFS的除磷率pH變化情況可能與復合化學除磷劑在不同pH下的不同形態有關。在低pH下，PAC與PFS在水體中分別以Al3+和Fe3+的形式存在，不能起到粘附架橋而除去水中雜質的作用，其除磷效果較差；在中性和弱堿性條件下，PFS和PAC的水解產物以帶有高電荷的高聚絡合物為主，有強的締合吸附作用，除磷效果較好；在較高pH下，PAC、PFS首先與高濃度的氫氧根結合分別生成偏鋁酸根負離子和氫氧化鐵沉淀，降低了締合吸附作用，導致除磷率下降。

2.2投加量對除磷效果的影響

在pH=7，攪拌時長均為5min的條件下分別測定投加量對三氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、硫酸鎂、PFS和PAC除磷率的變化情況，實驗結果如圖3。

由圖3可知，隨投加量的增加氯化鈣的除磷率幾乎保持不變，這是由于氯化鈣在較高的pH下才能有效去磷，而實驗在pH=7條件下進行；三氯化鐵、氯化鋁和硫酸鎂的除磷率隨投加先的增加先增大后不變，三氯化鐵的較佳投加量為250mg/L，氯化鋁和硫酸鎂的較佳投加量均為200mg/L。這三種除磷劑在除磷過程中均有H+生成，當投加量達到一定值后產生了過多的H+，降低了處理液pH值，對除磷效果有一定的影響，因此投加量增加到一定值后其除磷率并沒有明顯提高。復合型除磷劑PAC與PFS的除磷率隨投加量的增多而迅速增長，但當投加量很過120mg/L后其除磷率下降。這可能是因為隨投加量的增多，PAC與PFS通過中和離子表面電荷導致膠體脫穩所形成的絮體體積增大，吸附更多的磷，提高了除磷效果，當投藥量很過120mg/L后，在攪拌的過程中會導致一部分過大的絮凝體解體，使部分溶解性磷再次回到水體中，從而導致除磷率有所下降。

2.3攪拌時長對除磷效果的影響

由2.1.1的結論可知氯化鈣和硫酸鎂的較佳除磷pH分別為10和9，在此選擇pH=10作為處理條件，即在氯化鈣、硫酸鎂投加量均為100mg/L，pH=10的條件下分別測定氯化鈣與硫酸鎂隨攪拌時長的變化情況；在投加量均為100mg/L，pH=7條件下分別測定三氯化鐵、氯化鋁、PFS、PAC隨攪拌時長的變化情況，實驗結果如圖4所示：

如圖4所示，當攪拌時長達到6min后，六種除磷劑的除磷率隨攪拌時間的增長沒有明顯變化。這說明混合均勻后，攪拌時長對除磷率沒有影響。

結論

(1)pH對化學除磷劑除磷效果影響顯著，pH升高，氯化鐵和氯化鋁的除磷率都先上升后降低，且氯化鐵的較佳除磷pH在4~5之間，氯化鋁的較佳除磷pH為6。氯化鈣在pH較高時才能有效去除磷，其去磷率隨pH的增大而增大且較佳除磷pH為10。pH增大，硫酸鎂的去除率先增大后減小，其較佳除磷pH為9。復合化學除磷劑PAC、PFS除磷率隨pH增大而先增大后減小，其較佳除磷pH分別為7.5和8。

(2)除磷劑投加量對除磷效果影響較大，投加量增多，無機鹽類除磷劑的除磷率先增大后不變，氯化鐵的較佳投加量為250mg/L，氯化鋁的較佳投加量為200mg/L，硫酸鎂的較佳投加量為200mg/L；復合化學除磷劑PAC與PFS的除磷率隨投加量的增大先增大后減小，其較佳投加量均為120mg/L。

(3)當混合均勻后(攪拌時長為6min)，攪拌時長對各化學除磷劑的除磷率沒有影響。