在人工濕地中,除磷主要依靠填料本身對磷的物理和化學(xué)作用,填料除磷量大約占總除磷量的80%以上。天然沸石價格低廉、易得、比表面積大、孔隙率大、化學(xué)和物理穩(wěn)定性好,在人工濕地中應(yīng)用廣泛。研究表明,以沸石為基質(zhì)構(gòu)建的人工濕地系統(tǒng)對水體有機(jī)物和氨氮有很好的去除效果。天然沸石對磷的飽和吸附量為0.03 mg/g,與無煙煤、煤渣、鋼渣、石灰石和海綿鐵等相比,除磷能力較弱,這限制了沸石在人工濕地處理含磷污水中的應(yīng)用。

沸石經(jīng)過改性后,除磷效果明顯提升,常用的沸石改性方法為酸改性、鹽改性和熱改性等,主要是改變沸石的結(jié)構(gòu)和成分組成,使其具備更好的除磷能力。目前,關(guān)于沸石改性除磷的研究集中于吸附和離子交換技術(shù)領(lǐng)域。在已開展的人工濕地沸石填料改性除磷研究中,以鋁鹽和鈣鹽改性人工濕地填料的研究居多,對于鐵鹽改性人工濕地填料的研究較少。

在25 ℃室溫下,分別取5g改性沸石和原始沸石,投加到50mL質(zhì)量濃度為10mg/L的含磷水樣中,于水浴恒溫振蕩器中,恒溫(25 ℃)振蕩,每隔0.5 h測定溶液中的磷含量,直至溶液磷含量趨于穩(wěn)定,研究時間對改性前、后沸石除磷過程和效果的影響。分別取質(zhì)量為1g、2g、3g、4g、5g、6g和7g的改性沸石,加入50 mL質(zhì)量濃度為10 mg/L的磷酸鹽溶液,于水浴恒溫振蕩器中,恒溫振蕩18h,測定其除磷效果,研究填料投加量對除磷效果的影響。取5 g改性沸石,投加到50 mL質(zhì)量濃度分別為5 mg/L、10 mg/L、30 mg/L和50 mg/L的含磷水樣中,于水浴恒溫振蕩器中,恒溫振蕩,分別在0.5 h、1 h、2 h、4 h、6 h、8 h和18 h后,測定溶液中的磷含量,研究進(jìn)水中的磷含量對沸石除磷效果的影響。

研究認(rèn)為,吸附和沉淀作用是人工濕地填料最主要的除磷方式。前期實驗通過酸處理初步清除了沸石孔穴和孔道的SiO2和有機(jī)物等雜質(zhì),使沸石孔穴和孔道得到疏通,增加基質(zhì)吸附活性,在一定程度上有助于磷的吸附。