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通过低成本工业副产品铁屑去除磷酸盐:功效和寿命
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2023-10-16 , DOI: 10.1016/j.watres.2023.120745 Haiping Ai 1 , Kai Zhang 1 , Chad J Penn 2 , Huichun Zhang 1
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更新日期:2023-10-21
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2023-10-16 , DOI: 10.1016/j.watres.2023.120745 Haiping Ai 1 , Kai Zhang 1 , Chad J Penn 2 , Huichun Zhang 1
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铁屑 (IS) 是低成本的工业副产品,在去除污染水中的磷 (P) 方面显示出巨大的潜力。这项工作研究了 IS 对 P (PO 4 -P) 去除的有效性,并强调了其预处理和寿命。用 2.5% NaCl 对 IS 进行 4 天的预处理后,P 吸附能力显着增加,从大约 1.0 mg/g 增加到 2.5 mg/g。在柱测试中,除磷效率在60 d内保持在60%以上,容量为4.1 mg P/g。寿命测试涉及七个吸附再生循环,通过 1 N NaOH 进行有效的 IS 再生并通过 HCl 溶液 (pH=2) 中和,P 吸附容量仅略有下降,从 2.14 mg P/g 降至 1.75 mg P/g。为了显着改善 IS 再生操作,我们采用感应加热,并在 10 分钟解吸测试中将间歇 10 秒感应加热与等温热 NaOH (85 ℃) 处理进行比较(95.3% 与 56.6% 再生)。我们进一步发现,IH 应用 100 s 后 5 分钟即可完全再生 IS,但热 NaOH(85 ℃)处理需要 30 分钟。通过SEM/EDX、XRD和XPS测试来跟踪循环测试中IS的形貌、结晶度和表面氧化产物的变化。值得注意的是,IS 表面从粗糙变为光滑,反应位点更少,无定形 Fe 氧化物向更多结晶 Fe 3 O 4的转化率更高,导致多次循环后反应活性降低,暴露的 Fe 0位点更少。所有这些机制都导致除磷能力下降。总体而言,本研究为应用低成本IS来有效去除农业径流中的磷奠定了坚实的基础。
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