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《中国地质大学(北京)》 2005年
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利用含钙含磷矿物进行水体除磷的研究及机理探讨

张静  
【摘要】:湖泊、水库的富营养化已普遍受到人们的关注。世界各国均投入大量人力物力对其进行预防和治理。富营养化的实质是藻类(蓝-绿藻)水生生物过量繁殖所造成的环境污染。  蓝-绿藻的生存依赖于多种元素。在这些元素中,磷是最能被有效控制的因子,因此磷被视为水体富营养化控制的关键因素。磷污染的治理方法有多种,水质虽在一定程度上得到了改善,但磷浓度总是高于富营养化爆发的底线,使水中有足够满足藻类生长的活性磷存在。  氟磷灰石和碳氟磷灰石在地表性质极稳定,溶解度极小。若将诱发富营养化的活性磷转变为非活性的磷灰石类物质,则可切断藻类的营养源。结晶法是通过加入矿物晶种,诱使水体中磷围绕其生长成稳定的磷酸盐类物质。本研究在含磷水体中投入方解石、磷灰石晶种,以及氟、钙等生成氟磷灰石的必要组份,通过固化沉淀实验,尝试一种新型的除磷方法并对反应机理进行初步探讨。  经过约十八个月的实验,取得以下主要成果:一、以方解石和磷灰石作为晶种应用于水体除磷时均有明显效果,证明矿物晶种的存在促进了溶液中磷的固化沉淀;二、使用磷灰石的除磷效果优于使用方解石的,显示了磷灰石在水体除磷方面的优越性;三、高浓度溶液的除磷效果好于低磷浓度溶液的除磷效果,影射了低磷浓度水体除磷存在一定困难;四、温度和酸碱度对实验起着至关重要的作用:高温和偏碱性环境对除磷极为有利,两种条件均可使水溶液中磷的去除率达99%以上。高温下反应进行得最为迅速,而偏碱性环境下反应进行得最为彻底。最终结果显示:在低浓度(0.5ppm)含磷水溶液中引入Ca~(2+),F-和磷灰石晶种,在溶液中Ca :P :F(摩尔比) = 11:3:2.2,磷灰石晶种加入量为900mg/400ml 时,在高温或在常温偏碱性环境下,可以有效的降低水溶液中可溶性磷的浓度。加热的情况下,10 小时内即可以达到最好的除磷效果。通过调整溶液的pH 值至偏碱性,可在五日内达到比加热实验更明显的效果。磷浓度最低可降至0.001ppm 的水平,低于富营养化爆发的底线 (0.02ppm)。经过除磷的溶液在两个多月以后其磷浓度会发生微量反弹,由此间接判断生成物并非全部是结晶的磷灰石,而系部分亚稳定的化合物或络合物。 
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:X524

【引证文献】
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