改性硅酸钙在养殖废水厌氧处理中的应用分析

2015-06-24 00:38

　　2、结果与讨论

　　2.1MCS粉体的结构表征及其对磷的吸附特性

　　MCS的XRD如图1所示。

　　由图1可见，MCS粉体的衍射峰除了30°左右的一个强峰和几个低强度峰外，其余都是比较弥散的曲线，其衍射峰主要有0.307、0.298、0.281、0.183nm〔7〕。对照标准谱图后发现，研究合成的MCS特征峰主要为半结晶的硅酸钙（其特征峰为0.540、0.307、0.298、0.280、0.183nm）。此外，XRD谱图中并没有发现明显的反应原料衍射峰，说明化学沉淀法合成的MCS比较纯净，基本无杂质残留。因此，化学沉淀法合成的MCS是半结晶低有序度的硅酸钙单相。

　　MCS的FT-IR谱图如图2所示。

　　由图2可见，波数在500~1000cm-1之间出现的峰值为硅氧四面体结构峰值，图中MCS分别在662、810、970cm-1处出现了峰值，可见，MCS粉体的结构中硅氧四面体主要为ν（Si—O）（Q1）、ν（Si—O）（Q2）和νs（Si—O—Si）3种聚合形态〔8〕，说明化学沉淀法合成的MCS中硅氧四面体主要由硅氧四面体长链形成网状的形式存在；在波数为1500cm-1左右也出现了峰值，说明MCS中也存在有CO32-的吸收峰，这可能由于制备过程中CO2混入到溶液中，形成了CaCO3的缘故，但相对于硅氧四面体的吸收峰较弱；在波数为1600、3500cm-1左右出现了峰值，则为水和水中羟基振动峰，鉴于样品在检测时的条件为恒温干燥，因此可排除物理吸附水的可能性，推断样品中应含有化学结合水。综上所述：化学沉淀法合成的MCS纯度较高，基本没有杂质峰，MCS属水合硅酸钙的一种。

　　MCS投加量为0.4g/L，磷酸根质量浓度（以P计）为90mg/L。MCS的磷吸附效果如图3所示。

　　由图3可见，在吸附作用初始阶段，MCS吸附量随时间显著上升，之后逐渐平缓，直到吸附达到平衡，符合“快速吸附，缓慢平衡”的吸附特性。MCS的吸附平衡时间约为6h，最终吸附量可达到111.04mg/g。

　　研究表明：经化学沉淀法添加分散剂制备得出的MCS粉体，不仅颗粒粒径小，而且磷吸附能力高达110mg/g以上。这是因为化学沉淀法制备硅酸钙中，加入了定量的有机分散剂（聚乙二醇）。聚乙二醇可以控制硅酸钙成核和晶粒生长过程，利用静电效应和位阻效应进行颗粒改性，防止颗粒之间团聚，提高颗粒的分散性〔9〕，从而改变成型的硅酸钙颗粒大小、内部空间结构和比表面积，提高磷吸附能力。