新型除磷填料的制备及除磷吸附床运行参数的优化

为解决现有除磷吸附剂粒径小造成的材料易流失和系统压降过大等问题,以实现吸附除磷工艺在实际工程中的应用,以聚氨酯填料为载体,水溶性聚氨酯为介质,将水化硅酸钙负载到聚氨酯填料上制成负载型除磷填料。研究了制备条件对除磷填料除磷效果的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)观察分析了负载前后水化硅酸钙微观结构及化学基团的变化;利用除磷填料作为除磷吸附床的滤料,研究了运行条件对吸附床除磷效果的影响。在此基础上,利用响应曲面法研究了除磷吸附床磷酸盐去除率和各变量之间的关系,并对工艺参数进行了优化。结果表明,水性聚氨酯溶液的浓度和用量分别为100 g/L和50 ml,水化硅酸钙的质量为12 g的条件下所制备的除磷填料除磷效果最好;SEM和FTIR分析结果显示,水化硅酸钙负载前后其孔隙结构和化学基团没有明显的变化;预测模型的方差分析结果表明,HRT(X_1)、进水ρ(PO_4~(3-)-P)(X_2)、温度(X_3)、初始pH(X_4)以及X_1X_2,X_1X_4,X_2X_3,X_2X_4的交互作用均对磷酸盐的去除具有显著影响(P0.05),但X_1X_3的交互作用对磷酸盐的去除影响不显著。通过预测模型获得的最佳运行条件为:HRT为79.77min,进水ρ(PO_4~(3-)-P)为1.70 mg/L,温度为34.04℃,pH为9.68。在该条件下,反应器对磷酸盐的去除率可以达到93.46%。关键词:新型除磷填料;除磷吸附床;响应曲面法;运行参数优化