就地利用菜地改建小型湿地系统可能是实现农村生活污水消纳和资源化利用的一种有效途径,其中菜园土与吸附基质的组合直接关系水体污染物中氮磷的净化效果.选取沸石、谷壳、活性炭、陶粒和菜园土作为试验基质,使用BET比表面积孔径分析仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪(EDX)对其进行表征,通过等温吸附试验分别筛选出对氮磷吸附效果较好的沸石和陶粒,设置菜园土:陶粒:沸石质量占比基质组合:F1(10:0:0)、F2(6:2:2)、F3(8:1:1)、F4(8:2:0)、F5(8:0:2)、F6(6:1:3)和F7(6:3:1).在低、中、高3种氮磷浓度下,通过吸附动力学试验筛选出去除效果最好的基质组合.结果表明:①5种单一基质中,活性炭、陶粒的比表面积(35.72、33.23 m2/g)和微孔体积(2.20×10?1、8.25×10?2 cm2/g)均较大;沸石和陶粒表面呈粗糙多孔结构.②Freundlich和Langmuir等温吸附模型均能较好地拟合5种单一基质对氮磷的吸附,各基质对氮的饱和吸附量表现为沸石(2.00 mg/g)>陶粒(1.47 mg/g)>菜园土(1.17 mg/g)>活性炭(0.99 mg/g)>谷壳(0.21 mg/g),对磷的饱和吸附量表现为陶粒(1.28 mg/g)>活性炭(1.25 mg/g)>沸石(1.16 mg/g)>谷壳(0.80 mg/g)>菜园土(0.50 mg/g).③7种基质组合对氮磷吸附具有相似的动力学特征,Elovich模型、双常数速率模型和一级反应动力学模型均能较好地模拟基质组合对不同污染负荷条件下氮磷的吸附规律.④7种基质组合对氮磷的吸附速率均呈现先快后慢的趋势,最终于12～48 h趋于稳定.研究显示,F2、F4和F7基质组合对氮磷的去除效果均较好,但考虑菜地改造的简易性和可操作性,F4为最佳基质组合,其在3种不同氮磷浓度下对氮、磷的吸附量分别为0.36～0.68和0.10～0.39 mg/g.

人工湿地;基质组合;等温吸附;吸附动力学

肖其亮;熊丽萍;彭华;朱坚;简燕;贾金龙;纪雄辉

湖南大学研究生院隆平分院,湖南 长沙 410125;湖南省农业环境生态研究所,农业部长江中游平原农业环境重点实验室,湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心,湖南 长沙 410125;湖南省湘西土家族苗族自治州生态环境局保靖分局,湖南 湘西 416500

环境科学研究

[1]肖其亮;熊丽萍;彭华;朱坚;简燕;贾金龙;纪雄辉-.不同基质组合对氮磷吸附能力的研究)[J].环境科学研究,2022(05):1277-1287

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