磷酸铵镁结晶法处理含磷废水试验研究

2. 4 搅拌速度对结晶除磷反应的影响

n( N) ∶ n( Mg) ∶ n( P) = 5.5∶ 2∶ 1，溶液初始 pH 值为 9.5，于六联搅拌器不同转速下搅拌 30 min，沉 淀 30 min，考察搅拌速度对 MAP 结晶除磷反应的影 响，结果见图 4。

由图 4 可知，搅拌速度增大，磷去除率上升，搅 拌速度为 150 r/min 时，磷的去除率为 99． 302% ，继 续增强搅拌速度，磷去除率略有下降。搅拌强度在 结晶过程中起控制作用［12］，最佳强度应该是既要让 PO3 － 4 、NH +4 、Mg2 + 三者充分反应形成磷酸铵镁晶体， 又不能使已形成的晶体被打碎，结果显示，最佳强度 为 150 r/min。

2.5 搅拌时间对结晶除磷反应的影响

n( N) ∶ n( Mg) ∶ n( P) = 5.5∶ 2∶ 1，溶液初始 pH 值为 9.5，于六联搅拌器 150 r/min 转速下搅拌一定时间，沉淀 30 min，考察搅拌时间对结晶除磷反应的 影响，结果见图 5。

由图 5 可知，随着反应时间延长，磷的去除率提 高。固体药剂加入到含磷溶液中，需要一定的时间 溶解，才能与溶液中的磷酸根充分接触反应。反应 时间≥10 min 时，磷的去除率趋于稳定，说明反应 10 min 时，反应已达到平衡。

2.6 沉淀时间对结晶除磷反应的影响

n( N) ∶ n( Mg) ∶ n( P) = 5.5∶ 2∶ 1，溶液初始 pH 值为 9.5，于 六 联 搅 拌 器 150 r/min 转 速 下 搅 拌 10 min，搅拌结束后沉淀一段时间，考察沉淀时间对 结晶除磷的影响，结果见图 6。

由图 6 可知，除磷率在沉淀时间为 15 min 时最 高，15 min 之后，除磷率随沉淀时间的延长而有不同 程 度 的 下 降。在 沉 淀 时 间 15 min 内，形 成 的 MgNH4PO4 晶体会不断的继续长大，较小的晶体在 较大晶体表面积聚，形成个体较大的晶体，便于分离 利用，但如果沉淀时间过长，由于 MgNH₄PO₄ 晶体的 溶解度大于副产物 Mg3 ( PO4 ) 2 的溶解度，生成的 MgNH₄PO₄ 会溶解，使除磷率下降［3］。

2.7 结晶产物扫描电镜( SEM) 分析

采用场发射扫描电子显微镜对 pH 分别为 9. 5， 9.0，8.5 条件下得到的结晶产物进行 SEM 分析，结 果见图 7。

由图 7 可知，三种不同 pH 条件下得到的沉淀 物均具有明显的晶体结构。pH 为 8.5 的条件下 得到的结晶产物以长条块状结构居多，大小、长短 不一; pH 为 9.0 的条件下得到的结晶产物少许呈 现斜方形，大部分呈现长条块状，针斜状结晶物多 于 pH 为 8.5 条件下得到的结晶产物; pH 为 9. 5 的条件下得到的结晶产物具有斜方形结构，此为 鸟粪石的结构［13］，斜方形产物均多于其他两个 pH 值下得到的结晶产物，少许晶体未完全分开，使其 斜方形结构并不十分规则，晶体粒度也大小不一， 但大部分晶体属于斜方晶系。此外，三种不同 pH 条件下得到的结晶产物均有少许晶体出现细小裂 纹，这有可能是搅拌的搅拌子会撞击形成的结晶， 从而使晶体出现细小裂纹。总 体 来 看，在 pH 为 9.5的条件下得到的结晶产物与 MgNH4PO4的理论 形态以及相关文献［14-16］报道中 MgNH₄PO₄ 的结晶 形态最为一致。

3 结论

( 1) 磷酸铵镁结晶法处理含磷废水的最佳条件 为: n( N) ∶ n( Mg) ∶ n( P) = 5. 5∶ 2∶ 1，溶液初始 pH 值 为 9. 5，搅拌速度 150 r/min，搅拌时间 10 min，沉淀 时间 15 min。在此反应条件下，磷初始质量浓度为 100 mg /L 时，其去除率能达到 99.476% ，出水达到 《畜禽养殖业污染物排放标准》( GB 18596—2001) 总磷排放标准( 8 mg /L) 。

( 2) 对 pH 分别为 9. 5，9.0，8.5 条件下得到的 结晶产物 SEM 分析表明，三种不同 pH 条件下得到 的沉淀物均具有明显的晶体结构; pH 为 8. 5 的条件 下得到的结晶产物以长条块状结构居多，pH 为 9.0 的条件下得到的沉淀物少部分呈现斜方形，大部分 是块状; pH 为 9.5 的条件下得到的沉淀物大部分是斜方形结构，与磷酸铵镁的理论形态最为一致。