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含水氧化锆与方解石、膨润土和沸石复合控制沉积物中磷的释放

更新时间:2023-08-30   点击次数:400次
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  本文研究了含水氧化锆(HZrO2)与方解石、膨润土和沸石复合控制沉积物内部磷释放的效果和机理。结果表明,共存的方解石、钙改性膨润土(CaBT)和钙改性沸石(CaZ)均能促进磷酸(PO43-)在HZrO2上的吸附。HZrO2/方解石混合物去除PO43-的机理包括:PO43-在方解石上的吸附、PO43-与Ca2+的沉淀以及PO43-与HZrO2的球内络合作用。HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT或HZrO2/CaZ对沉积物的覆盖能有效阻止沉积P的释放,覆盖材料对沉积物中可移动性P的固定和对间隙水中溶解活性P(DRP)的吸收是复合覆盖控制沉积物P释放的关键。用HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT或HZrO2/CaZ混合盖层也能有效阻断沉积物P的释放,覆盖材料对间隙水DRP和DGT有效态P的吸收形成的P静态层是抑制沉积P向上覆水体迁移的关键。HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT或HZrO2/CaZ复合覆盖层固定的P绝大部分为稳定磷,在溶解氧缺失和pH 5-9条件下,其再释放风险较低。复合覆盖层束缚P的稳定性大于单一覆盖层。因此,HZrO2与方解石、HZrO2与CaBT、HZrO2与CaZ作为复合覆盖材料在降低沉积物P负荷方面具有很大的潜力。




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对照柱和覆盖柱中上覆水中DRP浓度(a);DRP随培养时间还原效率的变化(b);DGT有效态磷在沉积物垂向剖面的变化(c);直接覆盖对DGT-有效态磷的还原效率(d)。

(1)方解石、CaBT和Caz共存均能促进PO43-吸附在HZrO2上。HZrO2/方解石混合物去除水中PO43-的主要机理是方解石对PO43-的吸附、磷酸的沉淀和Zr-O-P内球复合物的形成。

(2)HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT和HZrO2/Caz混合物均能有效地防止含氧条件下沉积物中磷的释放。沉积物中可移动性磷的失活以及覆盖材料对DRP和DGT-有效态磷的吸收是HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT或HZrO2/Caz混合物拦截沉积物磷向上覆水中释放磷的关键。

(3)HZrO2和方解石,HZrO2和CaBT或HZrO2和CaZ作为复合覆盖材料的组合利用具有很高的潜力,可减少沉积物内源P负荷。