在陶粒吸附除磷過程中，影響水溶液中磷吸附去除的因素有很多，常見的有陶粒粒徑、磷初始濃度、溫度、吸附時(shí)間、ｐＨ以及共存離子的干擾等。
    ３．１陶粒粒徑
    陶粒粒徑影響水處理效率，粒徑較大在反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)易于清洗，能有效減少管道板結(jié)和堵塞，而粒徑也影響對(duì)磷的吸附量。ＳＥＯ等［５５］研究不同粒徑的牡蠣殼基質(zhì)對(duì)磷的吸附時(shí)，發(fā)現(xiàn)粒徑增加導(dǎo)致磷吸附量降低。趙桂瑜等［２４］１８５研究了頁巖陶粒對(duì)磷的吸附，結(jié)果表明，隨粒徑減小，平衡吸附量先增加后減小，在０．３ｍｍ時(shí)平衡吸附量最大，為５９．４ｍｇ／ｋｇ。如表１所示，陶粒粒徑范圍為０．３ｍｍ［２０］至１０ｍｍ［１６］。不同材料其制備的陶粒粒徑不僅受材料本身性質(zhì)的影響，而且也受造粒成球工藝的影響，因此陶粒粒徑主要是這兩個(gè)方面因素綜合作用的結(jié)果。
    而陶粒粒徑對(duì)磷的吸附主要也存在兩個(gè)方面影響。劉曉等［３９］５８制備的鋼渣陶粒比表面積為９．０３ｍ２／ｇ，其為鋼渣比表面積的５．５倍，理論最大吸附量為鋼渣的３．３倍。而陶粒的負(fù)載使得陶?？讖捷^小而比表面積增大，粉煤灰為主要原料制備的陶粒負(fù)載水合氧化鈦后比表面積由７．２５ｍ２／ｇ增大至３２．０６ｍ２／ｇ，其內(nèi)部孔徑由１０ｍｍ以上變?yōu)椋矗恚碜笥?。羅沛聰?shù)龋郏玻叮菀苑勖夯覟橹饕希诘蜏兀矗埃啊嫦聼Y(jié)的陶?？紫堵蕿椋矗保梗ァ４鷣嗇x［５６］以粉煤灰為主要原料，添加煤矸石作為造孔劑，陶?？障堵蕿椋矗玻保常ァ＃眩桑蔚龋郏担罚葜苽浜矗埃ィㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）石灰泥、５５％煤飛灰和５％硅藻土的陶粒，在１０５０℃下燒結(jié)后孔隙率為４９．４９％。作為多孔性固體減小粒徑容易破壞其孔隙結(jié)構(gòu)，但減小粒徑有利于提高比表面積和擴(kuò)散速率，因此陶粒粒徑存在一個(gè)最佳值，制備過程中需要進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。
    ３．２磷初始濃度
    不同來源的污水磷含量存在差異。
    邢奕等［５８］研究了凈化城市湖泊（宜興團(tuán)汣）湖水的３個(gè)下行垂直潛流人工濕地中不同深度的陶粒對(duì)磷的吸附特性，同一濕地的下層陶粒比上層陶粒有更強(qiáng)的吸附能力，這是由于下層陶粒的磷吸附位比上層飽和得遲些，在飽和前表現(xiàn)更強(qiáng)的吸附能力；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)液中磷質(zhì)量濃度為１０ｍｇ／Ｌ時(shí)，下層陶粒的吸附是上層的１．１２～１．２８倍。張林生等［５９］以多孔陶粒為載體，在一定條件下利用非均相及二次成核作用在陶粒表面沉積一層羥基磷酸鈣晶體，多孔陶粒作載體形成結(jié)晶體效果較好；當(dāng)原水含磷質(zhì)量濃度為２～５ｍｇ／Ｌ時(shí)，該晶種的連續(xù)流固定床除磷率較高且穩(wěn)定，可達(dá)９０％以上。童晶晶等［６０］利用粉煤灰、鋸末和鐵礦石等廢棄物經(jīng)造粒和高溫?zé)Y(jié)，自行開發(fā)了兩種高效功能陶粒，并將其與沸石以“磚墻”式嵌套填充，構(gòu)筑了高效功能陶粒生物濾池，并研究了其對(duì)農(nóng)村生活污水深度除磷作用，結(jié)果表明，當(dāng)磷初始質(zhì)量濃度為４．０ｍｇ／Ｌ時(shí)，高效功能陶粒生物濾池的磷去除率達(dá)到了８９．１％～９９．７％，優(yōu)于普通生物濾池。董慶潔等［６１］用凹凸棒土與ＭｇＣｌ２反應(yīng)制成了顆粒狀復(fù)合吸附劑，在磷初始質(zhì)量濃度為１００ｍｇ／Ｌ、吸附溫度為２９３Ｋ、ｐＨ為５．４時(shí)，該吸附劑對(duì)磷的最大吸附量為３４．８ｍｇ／ｇ。但由于城市管網(wǎng)的污水中總磷量在４～１５ｍｇ／Ｌ［６２］，低濃度磷高效去除才能說明材料吸附性能良好，但大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的磷溶液初始濃度都偏大，跟實(shí)際污水中磷濃度存在較大偏差，所以即使材料對(duì)磷的吸附量很大或磷去除率很高，其實(shí)際并意義不大。因此，在實(shí)際廢水磷含量范圍內(nèi)開展系統(tǒng)研究是陶粒吸附除磷有效性的一個(gè)重要方面。
    ３．３溫度
    污水的溫度隨季節(jié)性變化，也存在地域性差異。
    龔春明［８］６９８研究了溫度對(duì)牡蠣殼制備的陶粒吸附除磷的影響，結(jié)果表明，當(dāng)溫度為１５～２５℃時(shí)，溫度升高不僅使溶液中磷克服陶粒表面液膜阻力的能力增強(qiáng)，而且有利于陶粒表面吸附的磷沿微孔向內(nèi)部遷移，使陶粒表面空出吸附空位，磷吸附量從０．１３ｍｇ／ｇ上升至０．１６ｍｇ／ｇ；超過２５℃時(shí)，磷吸附量趨于平衡且變化不明顯。李倩煒等［６３］利用自制粉煤灰陶粒作為曝氣生物濾池填料，對(duì)上海某城市污水處理廠磷的進(jìn)一步處理進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，低溫不利于總磷的去除。李海斌等［２３］１５８５研究發(fā)現(xiàn)，隨溫度的升高陶粒對(duì)磷的吸附量逐漸增大。陶粒對(duì)磷的吸附量基本都隨溫度的升高而逐漸增大，說明主要以化學(xué)吸附為主，證明磷污染物能與陶粒原料成分很好地結(jié)合而固定。但蔣麗［６４］研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰陶粒在不同溫度下的磷去除效果依次為１５℃＞２５℃＞３５℃，吸附性能隨著溫度的降低而升高，這是因?yàn)槲椒磻?yīng)是自發(fā)的放熱反應(yīng)。
    一般來說，污水處理只能是常溫，不可能對(duì)污水做降溫和升溫處理，否者必然會(huì)增加經(jīng)濟(jì)成本。因此，最好針對(duì)不同污水的溫度開發(fā)適合條件的陶粒。
    ３．４吸附時(shí)間
    附時(shí)間影響污水處理效率，這與ｐＨ、溫度、陶粒理化性質(zhì)等因素存在相關(guān)性。楊敬梅等［４３］５３制備的陶粒對(duì)磷１８ｈ達(dá)到飽和吸附量。趙桂瑜等［２４］１８４制備的頁巖陶粒對(duì)磷的吸附平衡時(shí)間為１２ｈ。茹菁宇等［６５］６６的改性陶粒對(duì)磷的吸附平衡時(shí)間為５ｈ。
    趙占軍等［１５］利用圓陶粒對(duì)磷進(jìn)行吸附，磷吸附量在１２０ｍｉｎ時(shí)達(dá)到最大。
    在實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)中，需要吸附時(shí)間短以提高陶粒的吸附效率，這不僅需要選擇合適的原料，而且需要合適的吸附條件。祝成成等［６６］采用硫酸處理凈水污泥，與外添加劑混合，焙燒制備用于水處理的陶粒，并研究了動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中水流流速對(duì)穿透時(shí)間的影響。結(jié)果表明，隨著水流流速的增大，吸附柱的穿透時(shí)間縮短，對(duì)水中磷的去除效果降低；從反沖洗時(shí)間看，陶粒濾料反沖洗時(shí)間比石英砂濾料短，可節(jié)省沖洗水量和動(dòng)力消耗，可節(jié)省日常運(yùn)行費(fèi)用。寧倩［４４］３９－４０研究發(fā)現(xiàn)，陶粒填充吸附柱的高度與吸附達(dá)到穿透和平衡的時(shí)間成正比，而進(jìn)水磷初始濃度與吸附達(dá)到穿透和平衡的時(shí)間成反比，說明可供吸附的位點(diǎn)越充足，ＰＯ３４－的吸附越完全。
    因此，需要在實(shí)際過程中有效控制吸附時(shí)間，并且加強(qiáng)陶粒的機(jī)制性研究，提高磷的去除效率。
    ３．５ｐＨ
    不同水質(zhì)的ｐＨ存在差異。ｐＨ不僅影響陶粒的吸附效率，而且會(huì)影響磷酸鹽的存在形式。陶粒吸附除磷的最佳ｐＨ主要與陶粒吸附除磷的主要成分與不同ｐＨ下磷酸鹽的存在形態(tài)有關(guān)。蔣麗等［７］１４１９在１１５０℃下燒結(jié)２５ｍｉｎ制備得到的粉煤灰陶粒，在較寬的ｐＨ范圍（４～１０）內(nèi)均能較好地去除磷酸鹽，其中在自然ｐＨ（約為６）時(shí)磷酸鹽去除效果最佳，說明陶粒在此ｐＨ下與Ｈ２ＰＯ４－的結(jié)合能力最強(qiáng)。茹菁宇等［６５］６６－６９研究發(fā)現(xiàn)，陶粒經(jīng)過鑭系稀土金屬元素改性后處理含磷廢水時(shí)，由于ｐＨ能影響含磷溶液中吸附劑表面電荷及吸附質(zhì)在水中的形態(tài)，因而ｐＨ對(duì)磷的吸附效果具有一定影響。
    同時(shí)，陶粒本身偏堿性，在酸性條件下對(duì)含磷廢水起到了一定的中和沉淀作用，改性陶粒適用于ｐＨ為４～１１的含磷廢水。寧倩［４４］３４－３５制備的球形陶粒在ｐＨ為２．８～１２時(shí)均保持較高的磷去除率（約１００％），具備很廣的ｐＨ適用范圍。ＬＵ等［６７］利用高溫和活性炭活化陶粒使其具有很好的耐酸堿性能，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，但是需要注意的是活性炭受共存離子的影響顯著。
    此外，在制備陶粒過程中添加凹凸棒土、碳酸鑭、氧化鑭、活性炭等耐酸堿的原料容易使得陶粒具有耐酸堿性質(zhì)，這種性質(zhì)是陶粒可以循環(huán)利用的前提。
    ３．６共存離子
    含磷酸鹽污水中實(shí)際存在的各種離子影響著磷的吸附。寧倩［４４］４３－４４研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ＳＯ２４－、ＮＯ３－、ＮＨ４＋共同存在的情況下，吸附柱的穿透時(shí)間和達(dá)到平衡時(shí)間延遲相差不大，說明這３種共存離子對(duì)吸附柱的除磷效果影響較小，但由于多價(jià)態(tài)的離子比單價(jià)態(tài)的離子更容易吸附，其吸附速率依次為ＳＯ２４－＞ＮＯ３－＞ＮＨ４＋，其原因與離子電荷／半徑的大小排列順序（ＳＯ２４－（２／２．４０）＞ＮＯ３－（１／１．３３）＞ＮＨ４＋（１／１．８１））有關(guān)。ＣＨＥＮ等［４９］７８６利用Ｌａ（Ⅲ）負(fù)載顆粒吸附劑在不同共存離子中對(duì)磷去除率的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，磷去除率依次為空白（無共存離子）＞ＮＯ３－＞ＳＯ２４－＞Ｃｌ－＞Ｆ－，該結(jié)果與離子電荷／半徑大小排列順序（Ｆ－（１／１．１５）＞ＳＯ２４－（２／２．４０）＞Ｃｌ－（１／１．１８）＞ＮＯ３－（１／２．１８））有關(guān)；由于吸附劑表面的Ｌａ（Ⅲ）對(duì)Ｃｌ－比ＳＯ２４－具有更強(qiáng)的親和力，所以Ｃｌ－比ＳＯ２４－干擾磷的吸附效果更明顯，Ｃｌ－比ＳＯ２４－對(duì)磷的吸附影響更大。ＤＡＩ等［６８］利用制備的工程水熱復(fù)合材料在不同共存離子中對(duì)磷去除效果的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)污水初始ｐＨ為４．５、離子強(qiáng)度為０．１０、０．０１ｍｏｌ／Ｌ時(shí)，由于庫倫斥力或共存離子競(jìng)爭(zhēng)磷酸鹽吸附位導(dǎo)致磷吸附量依次為Ｃｌ－＞ＮＯ３－＞ＳＯ２４－。

    共存離子影響磷的去除效果與材料的本身性質(zhì)以及磷的存在形態(tài)有關(guān)，因而導(dǎo)致吸附效果存在差異。共存離子的影響不僅是低分子量無機(jī)陰離子的影響，無機(jī)陽離子以及土壤與水體中廣泛存在的天然溶解有機(jī)質(zhì)（如腐植酸、富里酸等）也是影響陶粒對(duì)磷吸附的重要因素，但目前開展水體中共存陽離子和溶解有機(jī)質(zhì)對(duì)陶粒吸附除磷影響的研究很少。

本文由 武漢陶粒廠家 整理編輯，節(jié)選自《陶粒處理含磷污水的研究進(jìn)展》陶粒吸附除磷的影響因素部分。