关键词:
蒙脱石
粒径
层间阳离子
同步
脱氮除磷
摘要:
氮(N)和磷(P)是水体富营养化的关键驱动因子。蒙脱石(Mt)作为一种具有优越吸附性能的天然矿物材料,其吸附性能受自身粒径及层间阳离子的影响。该研究通过梯度离心与离子交换法制备了不同粒径与层间阳离子(Na^(+)、Ca^(2+)和La^(3+))的Mt,开展各Mt在氨氮(NH_(4)^(+))和磷酸根(PO_(4)^(3-))的一元和二元吸附体系中的脱N除P实验。结果发现,小粒径Mt经La化后片层被剥离,且易负载更多La^(3+)。Na基Mt(Na-Mt)、Ca基Mt(Ca-Mt)和La基Mt(La-Mt)的电负性均随粒径的减小而降低,且同粒径范围的电负性为Na-Mt>Ca-Mt>La-Mt,电负性越强的Mt对NH_(4)^(+)的吸附量越高。粒径对Mt除P的影响较弱,3种Mt的P吸附量大小为La-Mt>Ca-Mt≈Na-Mt。相比于一元体系,二元体系中NH_(4)^(+)和PO_(4)^(3-)在Na-Mt和Ca-Mt表界面的吸附相互抑制,该拮抗机制包括离子活度降低、吸附位点堵塞等。共存PO_(4)^(3-)使La-Mt失去脱N能力,而共存NH_(4)^(+)提高了小粒径La-Mt在高浓度体系中的P吸附量。研究结果揭示了Mt粒径和层间阳离子类型对其同步脱N除P性能的影响特征与机制,为Mt在水体富营养化治理领域的应用提供了重要的数据参考。