环境科学

2020, v.41(01) 273-283

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镁铁层状双金属氢氧化物对磷酸盐的吸附作用及对内源磷释放的控制效果及机制
Adsorption of Phosphate on Mg/Fe Layered Double Hydroxides( Mg/Fe-LDH)and Use of Mg/Fe-LDH as an Amendment for Controlling Phosphorus Release from Sediments

吴俊麟;林建伟;詹艳慧;程永前;柏晓云;辛慧敏;常明玥;

摘要(Abstract):

为确定镁铁层状双金属氢氧化物(Mg/Fe-LDH)添加对水体内源磷释放的控制效果及机制,本文首先研究了Mg/FeLDH对水中磷酸盐的吸附特征和机制,再研究了其添加对底泥磷吸附能力的影响以及对上覆水和间隙水中磷的影响进而评估了吸附磷酸盐后Mg/Fe-LDH中磷的稳定性.结果发现,与准一级和准二级动力学模型相比,Mg/Fe-LDH对水中磷酸盐的吸附动力学过程更好地满足Elovich模型;与Langmuir模型相比,Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型更加适合用于描述Mg/Fe-LDH对水中磷酸盐的等温吸附行为;当溶液pH值为4~10时,吸附容量相对较高,而当pH值由10增加到11时,吸附容量则显著下降;共存Ca~(2+)和Mg~(2+)对吸附起促进作用,Na~+和Cl~-的影响可以忽略不计,而SO_4~(2-)和HCO_3~-则对吸附起负面影响.阴离子交换、静电吸引、配位体交换和内层配合物形成是Mg/Fe-LDH吸附水中磷酸盐的主要机制.Mg/Fe-LDH添加不仅会降低上覆水中溶解性活性磷(SRP)浓度而且会降低间隙水中SRP浓度.Mg/Fe-LDH添加也会显著增强底泥对水中磷酸盐的吸附能力,且投加量越大,促进效果越明显.被Mg/Fe-LDH所吸附的磷酸盐主要以NH_4 Cl提取态磷(NH_4Cl-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)和金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)形态存在,分别占总磷的13.7%、34.0%和52.3%.被Mg/Fe-LDH所吸附的磷酸盐中大约有一半的磷会以较为稳定的形式存在不容易被重新释放.考虑到被Mg/Fe-LDH所吸附磷酸盐中大约有一半的磷会以不稳定的形式存在,存在重新释放的风险,因此将吸附饱和后的Mg/Fe-LDH进行回收是非常必要的.

关键词(KeyWords): 底泥;内源磷;镁铁层状双金属氢氧化物;添加;释放控制

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(51408354,50908142);; 上海市自然科学基金项目(15ZR1420700);; 上海市科学技术委员会项目(10230502900);; 山东省重大科技创新工程项目(2018YFJH0902);; 上海海洋大学本研一体化教学团队项目

作者(Author): 吴俊麟;林建伟;詹艳慧;程永前;柏晓云;辛慧敏;常明玥;

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