摘要：本文介绍了在磷酸盐系统的污水中，投加金属离子（Al3+、Fe2+、Fe3+）可能发生氢氧化物沉淀和磷酸盐沉淀的共同作用，在特定的CT，PO4下各种各样的配位体平衡时各PH值下的各物质浓度和去除磷酸盐的最佳PH值。
关键词：磷酸盐系统；金属离子；平衡
目前我国仍含有大量的N、P的污水排入地表水体，使收纳水体发生了不同程度的富营养化问题，通过实验分析发现磷是水体富营养化的主要限制因素。在污水中，各金属离子存在不同种类的配位体，他们不仅影响固体的溶解度而且还控制了所形成的固体类型。我们研究在25℃时污水中，设定CT，PO4=1.0mg/l时，污水中投加金属离子（Al3+、Fe2+、Fe3+），所形成的配位体形式、各个物质在不同PH下的浓度关系及氢氧化物沉淀与磷酸盐沉淀平衡相的PC-PH图[1，2，3，4，5]。
一、Al的PC-PH图
Al3+在溶液的平衡系统中所形成的新鲜的氢氧化铝沉淀和磷酸铝沉淀的共同作用下，使各个配位体与磷酸根之间发生竞争关系，各关系如下所示。溶液中探究配位体平衡关系与磷酸盐沉淀的关系，如下所示。
（1）
（2）
lgk=-48.8
（3）
lgk=-97.4
（4）
lgk=-33
（5）
lgk=1.3
（6）
lgk=-6.3
与
，
之间的关系。求得各配位之间对应的PC-PH平衡曲线方程如下：
在同一PC-PH图上绘制与AlPO4（S）相平衡的各物种的PC-PH图（图1）。以总磷浓度等于1.0 mg/L条件下绘制与AlPO4（S）相平衡的总铁浓度曲线（TAl—AlPO4（S）线）和与Al（OH）3（S）相平衡的总铁浓度曲线（TAl—Al（OH）3（S）线）（图2）。
图1 Al（OH）3（S）及AlPO4（S）体系pC-pH曲线（TP=1.0mg/l）
图2 Al（OH）3（S）及AlPO4（S）体系下的TP曲线（TP=1.0mg/l）
图4 Fe（OH）2（S）及Fe3（PO4）2（s）体系下的TP曲线（TP=1.0mg/l）
二、Fe2+的PC-PH图
Fe2+在溶液的平衡系统中所形成的新鲜的氢氧化亚铁沉淀和磷酸亚铁沉淀的共同作用下，使各个配位体与磷酸根之间发生竞争关系，各关系如下所示。溶液中探究配位体平衡关系与磷酸盐沉淀的关系，如下所示。
与
之间的关系。求得各配位之间对应的PC-PH平衡曲线方程如下：
在同一PC-PH图上绘制与Fe3（PO4）2（s）相平衡的各物种的PC-PH图（图3）。以总磷浓度等于1.0 mg/L条件下绘制与Fe3（PO4）2（s）相平衡的总铁浓度曲线（TFe-Fe3（PO4）2（S）线）和与Fe（OH）2（S）相平衡的总铁浓度曲线（TFe- Fe（OH）2（S）线）（图4）。
图3 Fe（OH）2（S）及Fe3（PO4）2（s）体系pC-pH曲线（TP=1.0mg/l）
三、Fe3+的PC-PH图
Fe3+在溶液的平衡系统中所形成的新鲜的氢氧化铁沉淀和磷酸铁沉淀的共同作用下，使各个配位体与磷酸根之间发生竞争关系，各关系如下所示。溶液中探究配位体平衡关系与磷酸盐沉淀的关系，如下所示。
与
，
之间的关系。求得各配位之间对应的PC-PH平衡曲线方程如下：
在同一pC-pH图上绘制与FePO4（S）相平衡的各物种的pC-pH图（图5）。以总磷浓度等于1.0 mg/L条件下绘制与FePO4（S）相平衡的总铁浓度曲线（TFe- FePO4（S）线）和与Fe（OH）3（S）相平衡的总铁浓度曲线（TFe- Fe（OH）3（S）线）（图6）。
图5 Fe（OH）3（S）及FePO4（S）体系pC-pH曲线（TP=1.0mg/l）
图6 Fe（OH）3（S）及FePO4（S）体系下的TP曲线（TP=1.0mg/l）
总结
以上分别分析了金属离子在磷酸盐系统中所存在的各个配位体的方程式并作出PC-PH图，通过Excel计算可得各个系统中氢氧化物沉淀和磷酸盐沉淀相平衡的PH值，分别为Al3+下为5.9、Fe2+为9.58、Fe3+为5.7。由于只考虑新鲜的沉淀下的情况，未考虑磷酸盐通过吸附到氢氧化物沉淀上或者合并到沉淀内而被去除的情况，根据图2、4、6可得最佳去除的PH值为5.5、8.5、6左右。
参考文献：
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[4]陈绍炎.《水化学》.[M]北京，水利电力出版社，1989
[5]（苏）阿列金（О.А.Алекин）著；袁龙蔚译.《水化学》.[M]北京，水利出版社，1957
论文作者:滕非,南国英,罗国伟,郭林虎,胡锦娟,李世波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
标签：磷酸盐论文; 曲线论文; 关系论文; 浓度论文; 氢氧化物论文; 溶液论文; 磷酸论文; 《基层建设》2019年第14期论文;