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    近年來，水體富營養(yǎng)化已成為舉世關注的問題，而引起水體富營養(yǎng)化的主要元素是磷和氮，磷對水體的富營養(yǎng)化有特殊的作用。含有大量營養(yǎng)成分的污水流入湖泊等封閉性水域，加速了水域的富營養(yǎng)化，這種現(xiàn)象在世界各地，包括我國都不斷發(fā)生，給工業(yè)、水產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)以及旅游業(yè)都帶來了極大的危害。因此，如何有效地去除廢水中的磷，對消除污染，保護環(huán)境，具有十分重要的意義。    隨著人們對防止水體富營養(yǎng)化認識的提高，出現(xiàn)了各種除磷方法。目前國內(nèi)外常用的除磷方法主要是沉淀法、混凝法、生物法和吸附與離子交換法。其中，吸附與離子交換法由于占地面積小，工藝簡單，操作方便，高效快速，無二次污染，適用范圍廣而倍受人們關注。作為除磷材料和吸附劑，非金屬礦物已逐步得到應用，并成為當前研究和開發(fā)的熱點之一。本文即從環(huán)境學的角度， 對它們在含磷廢水處理中的應用研究現(xiàn)狀作一綜述， 并在此基礎上，對它們在含磷廢水處理中的應用前景作初步分析與展望。 

    2．非金屬礦物處理含磷廢水 

    2.1 沸石 

    沸石是一族含水的堿或堿土金屬鋁硅酸鹽礦物， 是當今世界各國十分重視的新興礦產(chǎn)資源。沸石具有開放式的結(jié)構(gòu)，晶格內(nèi)部有很多大小均一的孔穴和通道，在孔穴和通道中存在許多沸石水，當水分子被除去后，就形成了一個個內(nèi)表面很大的孔穴，孔穴通過開口的通道彼此相連，使得沸石的表面積巨大，可達 400~800m2/g，具有良好的吸附性能。沸石表面還具有很大的色散力和較大的靜電力，故其吸附力特別強大。因此，沸石可作為優(yōu)良的吸附劑用于廢水處理中。

    張?zhí)m泉等的研究表明，沸石吸附劑對水中磷有良好去除性能，除磷容量可達 15mg/g 以上。劉遠金[4]研究了天然沸石對生活污水中氮磷的去除效應。結(jié)果表明，沸石有降低總氮、氨氮、總磷和無機磷的作用，其降低程度隨沸石用量的增多而加大，粉狀沸石除氮磷的效果在 10d 左右較佳。

     天然的沸石礦物其孔道多含沸石水及其他雜質(zhì)形成堵塞，并且相互連通的程度也較差。將天然沸石直接加以使用，其吸附能力往往達不到要求。因此對天然沸石進行以提高吸附能力的活化處理是有必要的。 天然沸石改性處理制成污水吸附劑，動態(tài)處理氨氮的一次去除率達 82%，對磷的一次去除率達 79%以上，COD下降 78%以上。      

    很多研究認為，天然沸石經(jīng)鎂、鋁化合物活化制得的新型吸附劑，對廢水中的磷酸根有良好的吸附去除性能。孫家壽的靜態(tài)吸附實驗表明，此吸附劑可將廢水中的磷降到0.5mg/L 以下，磷的去除率可達 99％以上，即使用堿液或 NH4Cl 脫附后，仍然具有較好的吸附性能，重復使用來處理廢水，磷的去除率仍達 98％  以上。孟洪等研究了沸石活化的最佳條件和活化沸石對實際廢水的處理效果，其結(jié)果表明，經(jīng)活化后的沸石去除生活污水中的磷效果顯著，其去除率可達 84%以上。

    權新軍等以長春產(chǎn)天然沸石為原料，經(jīng)改性處理制成污水吸附劑，用于公園湖污水水樣的動態(tài)吸附處理，對氨氮的一次去除率達 82%以上，對磷的一次去除率達 79%以上，COD下降 78%以上。本法成本低，不產(chǎn)生二次污染。

    孟洪選用甘肅某地產(chǎn)天然沸石，經(jīng)活化后處理含磷廢水。研究了沸石活化的最佳條件，活化沸石處理含磷廢水的各種影響因素，并在此基礎上，研究了活化沸石對實際廢水的處理效果。研究結(jié)果表明：活化沸石能有效去除生活污水中的磷化物，但對以聚磷化物為主的含磷廢水處理效果不甚理想;最佳除磷條件是：沸石粒徑 0.5~1.6mm，廢水 pH 值 4~12，含磷濃度 30mg/L，濾速 3m/h。

    成曉玲研究了天然沸石與石灰， 鋁鹽、 鐵鹽對湖水—沉積物系統(tǒng)中的湖水脫磷的可能性。試驗結(jié)果表明，天然沸石對磷有較好的脫除效果，隨著天然沸石的投入量增加，磷的脫除率隨之增加，當沸石的量增加到1000mg/Ｌ時，磷的脫除率上升為 57.14%。

    孫家壽的研究表明天然沸石經(jīng) Mg、Al 鹽化學改性后，對含磷廢水中磷的吸附容量可達10.2mg/g，磷的去除率達 99.8%，殘留磷濃度降至 0.lmg/1。

    2.2 膨潤土

    膨潤土是我國應用較為廣泛的工業(yè)礦物，是指主要由蒙脫石礦物組成的一種粘土巖。蒙脫石是一種具膨脹性能、呈層狀結(jié)構(gòu)的含有少量堿和堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物。由于蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)完整、有序度高，層間結(jié)合力強，有較大的比表面積及離子交換容量，同時還具有乳化作用、親和酸力及去污能力，因此膨潤土除對重金屬離子有吸附作用外，還對酚、氯離子和磷酸鹽有吸附作用。

    未經(jīng)改性處理的蒙脫石粘土礦物在水分散介質(zhì)中分散后，在其表面雙電層作用下，部分開始分離。但由于可交換性 Ca2＋、Mg2＋離子的存在，部分蒙脫石仍成集合體團聚態(tài)[14]。因此在廢水處理中直接使用未經(jīng)處理的膨潤土效果不佳。 當將膨潤土中加入含鋁物質(zhì)及助劑并與酸在低溫下經(jīng)活化處理后，其蒙脫石由原來的集合體狀態(tài)分散成單晶體，改變了層間結(jié)構(gòu)特征，增大了比表面積從而提高了其吸附特征。

    據(jù)孫家壽等研究，膨潤土經(jīng)過活化改性后對含磷廢水具有較好去磷效果，其試驗結(jié)果表明，膨潤土經(jīng)鎂、鋁等處理并活化而得到的吸附劑，對磷有較高的吸附能力，磷的去除率都在 91％以上，經(jīng)過一次或幾次處理，廢水均可達到排放標準。另外，利用蒙脫石結(jié)構(gòu)層間的離子交換性能，采用某種羥基高價陽離子（如羥基鋁）取代蒙脫石層間可交換的陽離子并進一步在層間水解形成“交聯(lián)柱” ，使蒙脫石結(jié)構(gòu)由層狀向?qū)又鶢钷D(zhuǎn)化，從而使其層間距增大，吸附性能增強。孫家壽研究了交聯(lián)蒙脫石吸附劑的制備及其對水溶液中磷酸根離子的吸附，結(jié)果表明，鋁交聯(lián)后，蒙脫石的結(jié)構(gòu)層間距由 1.578nm增大到 1.695nm左右，對磷的吸附效果明顯改善，當吸附劑用量為 9g/L 時，對磷的吸附量為 5.56mg/g，去除率可達到 100％。

    2.3 凹凸棒石 

    凹凸棒石又名坡縷石，是含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，其基礎結(jié)構(gòu)單元是 2∶1  層型，即兩層硅氧四面體夾一層鎂（  鋁、鐵…）氧八面體組成單元層。這種獨特的層鏈狀晶體結(jié)構(gòu)和十分細小的棒狀、纖維狀晶體形態(tài)，使其具有較高的比表面積，有一定的吸附性能。凹凸棒石粘土作為除磷的吸附劑，具有穩(wěn)定性好，比表面積大，吸附性強，來源廣，價格低廉等優(yōu)點，因此在水處理中應用前景廣泛。

    對凹凸棒石粘土進行改性處理，可大大地提高其吸附性能，改性方法有酸處理、堿處理和熱處理。加溫后的凹凸棒石變?yōu)楦叨榷嗫椎母刹荻呀Y(jié)構(gòu)，孔隙度、比表面積增大，吸附性能得以提高。酸、堿處理亦對提高凹凸棒石粘土的吸附性能有顯著的作用。據(jù)邱菲研究，和未經(jīng)處理的粘土相比較，酸處理后的粘土對 PO43－的吸附量提高 6倍，而堿處理后的粘土對 PO43－的吸附量則提高 16 倍多。而且經(jīng)過較高濃度的堿和較長時間處理的凹凸棒石粘土樣，具有較高的除磷效果。

    2.4  海泡石 

    海泡石是一種多孔狀富鎂硅酸鹽粘土礦物，其主要特性是具有平行纖維隧道孔隙，其孔隙體積占纖維體積的 1/2  以上。 根據(jù) Serna  和 Van  Soyoe  研究在孔道截面為 0.36×1.06nm的前提下其表面積約為 900m2/g，其中內(nèi)表面積 500m2/g，外表面積 400m2/g，如此巨大的表面積賦予了海泡石極強的吸附能力。有資料表明，若經(jīng)酸化并加溫，海泡石的比表面積明顯增加，吸附性能大大提高，因此，海泡石粘土礦具有較高的使用價值和經(jīng)濟價值。 

    據(jù)黃瑾輝等研究，將酸活化后的海泡石與 MgCl、AlCl 水溶液制得海泡石復合吸附劑，對磷的去除率可達 98％，其吸附容量在 27mg/g 以上。脫附后的吸附劑仍具有一定的吸附能力，吸附量在 16mg/g，這對處理含磷濃度較低的廢水是能滿足要求的，同時對于降低廢水處理成本，減少污泥產(chǎn)生量，重復利用資源均具有一定的實用價值。海泡石價格低廉，來源廣泛， 經(jīng)活化后制得的吸附劑具有高效， 可再生的優(yōu)點， 是一種很有前途的除磷吸附劑。 

    2.5  蛭石

    蛭石是粘土的一種，是一種復雜的鐵、鎂含水硅酸鹽類礦物，其結(jié)構(gòu)基本是滑石型的薄片層狀，該薄片層狀是由兩層層狀硅氧骨架通過氫氧鎂石結(jié)合而成的硅氧四面體。由于四面體中 Al 取代Si 而產(chǎn)生層電荷，導致層間充填可交換陽離子和水分子。蛭石的重要性質(zhì)是將它加熱到 700℃時能膨脹，其體積可以增大到 8~15 倍。膨脹蛭石具有良好的吸附性能，它能很好地吸附氣體和有機物，因此可以用于凈化氣體和廢水。由于蛭石良好的陽離子交換性和吸附性，使得它在水處理方面有著廣闊的應用前景。

 

    鄧雁希等將蛭石經(jīng)過加熱活化后處理模擬含磷廢水。結(jié)果表明，膨脹蛭石對廢水中的磷酸鹽有明顯的去除效果，當廢水中磷濃度為 10mg/L，pH 值為 7.5~7.6，蛭石的用量為0.5g/100ml 時，在很短的時間內(nèi)就可使殘留液濃度降低到 0.5mg/L 以下，去除率達到 99％以上。

    3．結(jié)語 

    非金屬礦物具有吸附容量大、儲量豐富、價格低廉、對環(huán)境無毒無害等優(yōu)點。充分利用非金屬礦物資源治理含磷廢水，既可以有效利用資源又能使廢水得以凈化，并且處理后的富磷非金屬礦物還可以作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的肥料，使其進一步發(fā)揮作用，徹底實現(xiàn)其資源化。因此，非金屬礦物在含磷廢水的處理中有著廣闊的應用前景。