改性蒸压加气混凝土碎料深度除磷的机理研究(下)

改性蒸压加气混凝土碎料深度除磷的机理研究
郭杏妹，罗一帆，李嘉明，黎诗琪，何嘉能，郭建烨，李鑫，曾丽璇
(华南师范大学化学与环境学院)

  2.4 材料深度除磷机理分析

从表1的成分分析可知，AAC的主要组分以SiO2、CaO、Fe2O3和Al2O3为主。

图5中AAC材料的XRD表征结果也显示，AAC材料中含有大量的SiO2，同时材料中还含有Ca5Si6O16(OH)2•4H2O、CaSO4、CaCO3等成分。以往的研究已经表明，磷的固定很大程度取决于反应体系对Ca5Si6O16(OH)2•4H2O的析出能力。因此，推测经碱改性处理后的AAC材料在除磷过程中，材料中的Ca5Si6O16(OH)2•4H2O、CaSO2、CaCO3等成分与模拟废水中的PO^4-P反应生成了羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)。从溶解度来看，羟基磷灰石在水中的溶解度比Ca5Si6O16(OH)2•4H2O、CaSO4、CaCO3小，因此大量的AAC中的含钙固体转化为更加难溶解的Ca10(PO4)6(OH)2，从而固定了大量的磷，进一步提高了磷的去除率。

图６为碱改性前后AAC材料的SEM表征的表面特征的结果，碱改性前AAC的表面有不规则的层状或块状物质，经碱改性后AAC的表面显示有许多薄片状的结晶，这些结晶密集分布在材料表面，使得表面更为粗糙、多孔，这一变化为材料磷的吸附提供了更大的吸附表面积，进一步强化了除磷的效果。

综上所述，经碱改性的AAC材料除磷的机理主要是材料中的Ca5Si6O16(OH)2•4H2O、CaSO4、CaCO3、Fe2O3和Al2O3与废水中的PO^4-P生成以羟基磷灰石为主的钙磷-磷铝-磷铁共沉淀物，在重力作用下絮凝沉降，更易固液分离，又进一步加快了除磷过程的实现。推测主要反应过程如下:

产生的这些钙磷等沉淀物，RenmanG、De-BashanLE等研究者正尝试将其作为磷肥资源化利用在农业生产中，用于提高农田的磷含量。

3 结论
（1） 使用0.5mol/L的氢氧化钠对建筑用轻质砖蒸压加气混凝土(AAC)材料进行碱改性，仅使用0.4g/50mL材料投入到1mg/L模拟含磷废水中，25℃的常温下、10min时即达到98.18％的除磷效果，30min后磷却除率即可达到99％以上。
（2）X射线荧光分析结果显示AAC含大量硅、钙、铝及铁的氧化物，经碱改性后，在除磷过程中形成钙磷为主的共沉淀物，使材料保持对低浓度磷高的去除率，改性前后的XRD、SEM等表征结果进一步印证了该结论。

 ——摘自《实验技术与管理》2016年——