環(huán)境中磷污染的危害及常用的除磷方法研究論文

　　[摘要]隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長，人口的增加，含磷農(nóng)藥和農(nóng)肥的大量使用，使水體的磷污染日益嚴重。磷是地球系統(tǒng)中維系生命的主要元素之一，也是構(gòu)成生物體并參與新陳代謝過程必不可少的元素。但水體中如果磷含量超過20mg/L，就會導致水體富營養(yǎng)化，造成藻類大量繁殖，藻體死亡后分解會使水體產(chǎn)生霉味和臭味，影響魚類等水生生物的生存。

　　[關(guān)鍵詞]磷污染 氧化物 固體廢棄物 離子交換

　　一、引言

　　伴隨著我國化工行業(yè)的高速發(fā)展，近二十年來，我國磷化工得到了迅速的發(fā)展，并取得了令人鼓舞的成績。但是，伴隨著磷化工的發(fā)展而產(chǎn)生的環(huán)境污染狀況也日趨嚴重。因此，防治磷化工污染，保護生態(tài)環(huán)境，合理利用不可再生的有限資源，是我國磷化工健康發(fā)展所面臨的一項迫切任務和重要課題，認識磷污染的危害和研究除磷的方法具有重大的現(xiàn)實意義。

　　二、磷化工污染的危害

　　我國現(xiàn)有磷化工生產(chǎn)企業(yè)300家左右，從業(yè)人數(shù)十余萬人，已形成固定資產(chǎn)約60億元，約占全國化工固定資產(chǎn)總額的20%左右。主要產(chǎn)品有磷礦石、硫酸、普通過磷酸鈣、鈣鎂磷肥、重過磷酸鈣、黃磷、赤磷、磷酸(包括工業(yè)級和食品級)、三聚磷酸鈉、磷酸氫鈣(包括飼料級和牙膏級)、三氯化磷、五硫化二磷、磷酸三鈉、磷化鋅、磷化鋁、含磷農(nóng)藥、有機磷水質(zhì)穩(wěn)定劑、金屬磷化劑等。我國磷化工行業(yè)給社會提供了大量的物資財富，同時也伴隨著產(chǎn)生了大量的污染物，主要是廢氣和粉塵、廢水、固體廢物(簡稱“三廢”)。這些污染物中含有許多有毒有害的物質(zhì)進入了大氣，江河湖海和陸地成為我國環(huán)境污染最主要的來源之一。

　　1.廢氣和粉塵。磷化工在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣主要有一氧化碳、二氧化硫、二氧化碳、氟化氫、四氟化硅、磷化氫、硫化氫等，還會產(chǎn)生一些粉塵。

　　一氧化碳(CO)是一種無色無味具有可燃性的有毒氣體。黃磷尾氣是產(chǎn)生CO的主要來源。因此，防止CO2氣體造成的全球變暖危害到了刻不容緩的嚴峻時刻。

　　二氧化硫(SO2)是一種無色而略有臭味的窒息性氣體，也是污染大氣的主要物質(zhì)之一。

　　2.廢水。磷化工在加工生產(chǎn)中都要產(chǎn)生大量的含有磷、氟、硫、氯、砷、堿、鈾等有毒有害物質(zhì)的廢水。黃磷生產(chǎn)中要產(chǎn)生黃磷污水，其黃磷污水中含有50~390 mg/L濃度的黃磷，黃磷是一種劇毒物質(zhì)，進入人體對肝臟等器官危害極大。長期飲用含磷的水可使人的骨質(zhì)疏松，發(fā)生下頜骨壞死等病變。黃磷污水中還含有68~270 mg/L的氟化物，經(jīng)過處理后可降至15~40 mg/L，但仍高于國家規(guī)定的10 mg/L的排放標準。

　　3.固體廢棄物。磷化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢物主要有礦山尾礦、廢石；黃磷生產(chǎn)排出的磷渣、碎礦、粉礦、磷泥、磷鐵；濕法磷酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的磷石膏；硫酸生產(chǎn)中排出的硫鐵礦渣、鈣鎂磷肥高爐灰渣等。這些固體廢物在廠區(qū)內(nèi)長期堆積，不僅占用大量土地，而且對周圍環(huán)境造成了較嚴重的污染。因此這些固體廢物的處理和利用是當前磷化工行業(yè)必須解決的實際問題。

　　三、國內(nèi)外常用除磷方法

　　1.化學沉淀法。該方法是通過投加化學沉淀劑與廢水中的磷酸鹽生成難溶沉淀物，可把磷分離出去，同時形成的絮凝體對磷也有吸附去除作用。常用的混凝沉淀劑有石灰、明礬、氯化鐵、石灰與氯化鐵的混合物等。為了降低廢水的處理成本，提高處理效果，學者們在研制開發(fā)新型廉價高效化學沉淀劑方面做了大量工作。研究發(fā)現(xiàn)，原水含磷 10mg/L時，投加 300mg/L的A12(S04)3或 90mg/L的FeCl3，可除磷70%左右，而在初沉時加入過量石灰，一般總磷可去除80%左右。他根據(jù)化學凝聚能增加可沉淀物質(zhì)的沉降速度，投加新型凈水劑堿式氯化鋁，沉降效果達80%～85%，很好地解決了生產(chǎn)用水的磷污染。該方法具有簡便易行，處理效果好的優(yōu)點。但是長期的運行結(jié)果表明，化學沉淀劑的投加會引起廢水pH值上升，在池子及水管中形成堅硬的垢片，還會產(chǎn)生一定量的污泥。

　　2.生物法。20世紀70年代美國的Spector發(fā)現(xiàn)，微生物在好氧狀態(tài)下能攝取磷，而在有機物存在的厭氧狀態(tài)下放出磷。含磷廢水的生物處理方法便是在此基礎(chǔ)上逐步形成和完善起來的。目前，國外常用的生物脫磷技術(shù)主要有3種：第一，向曝氣貯水池中添加混凝劑脫磷；第二，利用土壤處理，正磷酸根離子會與土壤中的Fe和Al的氧化物反應或與粘土中的OH-或SiO32-進行置換，生成難溶性磷酸化合物；第三種方法是活性污泥法，這是目前國內(nèi)外應用最為廣泛的一類生物脫磷技術(shù)。生物除磷法具有良好的處理效果，沒有化學沉淀法污泥難處理的缺點，且不需投加沉淀劑。但要求管理較嚴格，成本較高。

　　3.離子交換法。該方法是利用強堿性陰離子交換樹脂，與廢水中的磷酸根陰離子進行交換反應，將磷酸根陰離子置換到交換劑上予以除去的方法。離子交換樹脂脫除PO43-戶的交換容量比較穩(wěn)定，其再生后交換容量也比較穩(wěn)定。但離子交換樹脂的價格較高，樹脂再生時需用酸、堿或食鹽，運行費用較高

　　4.吸附法。20世紀80年代，多孔隙物質(zhì)作為吸附劑和離子交換劑就已應用在水的凈化和控制污染方面。黃巍等以粉煤灰作為吸附劑，對含磷50～120mg/L模擬廢水脫磷的規(guī)律特征進行了研究。研究表明粉煤灰中含有較多的活性氧化鋁和氧化硅等，具有相當強的吸附作用，粉煤灰對無機磷酸根不是單純吸附，其中CaO、FeO、A12狾3等可以和磷酸根生成不溶或直溶性沉淀，因而在廢水處理方面具有廣闊的應用前景。吸附法由于占地面積小、工藝簡單、操作方便、無二次污染，特別適用于低濃度廢水的處理而倍受關(guān)注。在吸附法研究中，尋找新的吸附劑是開發(fā)新的除磷工藝的關(guān)鍵所在，因此自然界廣泛存在的天然粘土礦物是人們研究的熱點。

　　5.膜分離方法。液膜分離法是一種新型的、類似溶劑萃取的膜分離技術(shù)。液膜法通常是將按一定比例配制的有機溶劑(有機相)同膜內(nèi)試劑混合制成乳液微滴，微滴表面形成一層極薄的(l～10μm)液膜，膜內(nèi)為內(nèi)相試劑。在混合柱內(nèi)，將此表面積極大的乳液微滴與廢水接觸，水中待除的金屬離子便通過選擇性滲透、萃取、吸附等穿過液膜，進入內(nèi)相試劑進行化學反應，廢水中的金屬離子因而得到分離去除。

　　四、結(jié)語

　　人與自然的和諧發(fā)展是21世界工業(yè)發(fā)展的主旋律，在發(fā)展工業(yè)的同時，盡量較少對環(huán)境的污染已經(jīng)已經(jīng)成為世界各個國家的共識。

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