第!"卷第#期非金属矿$%&’!"(%’# !))*年+月(%,-./01&&23.2,/45/6，
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杜冬云7，!柯丁宁!赵小蓉7陆晓华7
（7华中科技大学环境科学研究所，武汉8*))98；!湖北师范学院化学与环境工程系，黄石8*#))!）
摘要溶解性磷酸盐是导致水体富营养化的重要原因。本文以除去水体中的痕量磷为目的，研究了一种新的吸附剂———改性累托石的制备方法及其除磷性能。试验表明：煅烧改性的方法，能够明显提高钠基累托石在水中的沉降与过滤性能，提高累托石对磷的吸附能力。#))：煅烧后所制得的累托石，除磷性能最好。羟基、氟离子等阴离子对磷的吸附有竞争作用，而;<=和氨氮则有协同作用。
关键词累托石煅烧吸附除磷湖泊修复
近年来，水体富营养化已成为瞩目的问题，而引起水体富营养化的主要元素是磷和氮。湖泊富营养化的
主要标志是>(、>?超过了水体的自净能力［7，!，*］，即使是处理后的废水中含有痕量的磷（小于7@A／B）也会引起湖泊的富营养化［*］。因此，如何有效地去除废水中的磷，特别是低浓度的磷，对提高现有污水处理厂的出水水质，消除河流湖泊的富营养化，实现对磷的循环利用具有重要意义［8］。常见的除磷方法，主要是沉淀法和生物法。由于热力学和动力学的限制，化学沉淀法和生物法不能完全除去废水中的磷［*，8］。吸附法由于占地面积小，工艺简单，操作方便，无二次污染，特别适用于低浓度废水的处理而倍受关注。在吸附法研究中，寻新的吸附剂是开发新的除磷工艺的关键所在［#，"，9］。 特雷诺指数累托石属钠钙层状结构铝硅酸盐矿物，其晶体结构由钠云母与蒙托石单元层有规则的交替堆积而成，具有较强的吸附性和阳离子交换性［C］。本文研究了热改性后的累托石，对磷酸盐的吸附作用和氨氮与;<=等因素对这种吸附作用的影响。
7实验部分
7’7仪器与药品
累托石由湖北名流公司提供（其含量大约为9)D）。氯化铵、磷酸二氢钾、邻苯二钾酸氢钾、氟化钠、抗坏血酸、钼酸铵、酒石酸锑钾、、碘化钾、氢氧化钾、酒石酸钾钠、盐酸、氢氧化钠、高锰酸钾、草酸钠等，均为分析纯。含磷废水用磷酸二氢钾配制，含氨废水用氯化铵配制，含氟
废水用氟化钠配制，含;<=的溶液用邻苯二钾酸氢钾配制。
E E-8六联电动搅拌器，9!!5分光光度计，?F5-*;6F计，./00/G->%&/H%分析天平。
7’!实验方法
7’!’7分析方法：试验时，氨氮的浓度，用钠氏试剂
比法（I J989+-C9）测定；?<*K
8
的浓度，采用钼-锑-
抗分光光度法（I J77C+*-C+）测定；氟离子的浓度，
采用氟离子选择电极法（I J98C8-C9）测定；;<=
.,
，按照I J77C+!-C+规定的方法测定。溶液的6F值，用?F5-*;6F计测定。
7’!’!累托石的煅烧：称取一定量的累托石于坩埚中，将坩埚放入马弗炉内，按7):／@2，升温到指定温度，煅烧一定时间后，取出煅烧好的样品备用。7’!’*吸附实验：称取一定量的累托石于烧杯中，加入7))@&的模拟废水，常温搅拌一定时间后过滤，分析滤液中剩余物的浓度。
!吸附作用影响因素分析
!’7时间对吸附作用的影响将钠基累托石在#))：温度下煅烧*L后备用，向7))@&?浓度为)’C C@A／B的废水中，加入)’#A煅烧后的累托石，固定搅拌转速为*))G／@2,，考察不同时刻溶液中剩余的浓度，结果见图7。由图7可见：在7#! 8#@2，内吸附率和吸附容量变化很快，?离子去除率从C"D到+#D，吸附容量从)’7#到)’79@A／A。
而在8#到+)@2，内，累托石对?的吸附作用差别不大，?的去除率在+#D到++D之间，而吸附容量一直保持)’79@A／A。因此，在8#@2，后再延长吸附时间，对去除率和吸附容量没有意义。在以下的实验中选取反应时间，均为8#@2,。
图7时间对吸附作用的影响
!’!煅烧温度对吸附作用的影响由于钠基累托—
7
#
— 万方数据
石在水溶液中易形成胶体，过滤非常困难。煅烧改性后的累托石在含!溶液中则较易分离。将钠基累托石分别在"##!$##%下各煅烧&’后备用。向"##()!的浓度为"*&+(,／-的废水中，加入"，不同温度煅烧的累托石搅拌./(01，过滤后测定滤液中剩余磷的浓度（图+）。图+说明：煅烧能够提高钠基累托石的除磷能力，特别是/##%煅烧&’后所制累托石对磷的吸附能力最强。下文所指改性累托石，均指/##%煅烧&’后所制累托石。
图+煅烧温度对累托石吸附作用的影响
钠基累托石：234567，钠基累托石；"##234567&，"##%下煅烧&’；+##234567&，+##%下煅烧&’；&##234567&，&##%下煅烧&’；.##234567&，.##%下煅烧&’；/##234567&，/##%下煅烧&’；$##234567&
，$##%下煅烧&’
+*&改性累托石的用量对吸附作用的影响向$
个各装有"##(-浓度为"*8$(,／-（!的浓度）的模拟废水的烧杯中，分别加入不同量的改性累托石。在&##9／(01下搅拌./(01，过滤后分析溶液中!的浓度，研究改性累托石的用量对!去除率的影响，结果见图&。由图&可知，随改性累托石用量增加，去除率增大，而吸附容量却随用量的增加而渐少。
图&改性累托石用量对吸附作用的影响+*.!的初始浓度对吸附作用的影响向体积为
"##(-浓度不同的模拟废水中，分别各加入#*/，改性累托石，在&##9／(01的条件下搅拌./(01，过滤后分析滤液中!的浓度，结果见图.。图.说明，在试验范围内随!的初始浓度的增大，改性累托石的吸附容量和去除率均增大。
图.!的初始浓度对吸附作用的影响
+*/:；值对吸附的影响在"##(-废水中加入
#*/，的改性累托石，
用氢氧化钠和盐酸调节溶液的:
；值，搅拌./(01，过滤后测定滤液的!浓度，结果见图/。图/说明，在:；为$时!的去除率最大；超过$后随着:；值的增大，!的去除率下降，
这可能是羟基与!<&=.
竞争吸附的结果。图/溶液:；值对吸附作用的影响
+*$吸附等温线向$个烧杯中分别加入#*/，的改性累托石和磷浓度不同的模拟废水"##(-，在+#%、&##9／(01的条件下搅拌吸附。测定了平衡时剩余磷的浓度和吸附容量，结果见图$。对图$进行拟合得到下式，它说明吸附等温线符合>964
1@0)67’方程：!
月亮上有什么6A "*./"6#*"8/。图$对磷吸附时的>96?1@)07’曲线
由于"／#小于#*/，故改性累托石对磷的吸附过程属于易吸附过程。
+*8其他成份对吸附的影响
+*8*"氟离子对吸附的影响：在"##(-!的浓度为"*8$(,
／-、氟离子的浓度不同的模拟废水中加入#*/，的改性累托石，
搅拌./(01，过滤后测定滤液的!和>=浓度，结果见图8、B
。图8说明，在磷的浓度一定的条件下，随着废水中氟离子浓度的增加，改性累托石对氟的吸附容量增加，而对!的吸附容量缓慢下降；图B 说明，随着氟离子浓度的增加，磷的去除率明显下降，而氟的去除率则上升。这说明氟离子与磷酸根离子在改性累托石上存在竞争吸附，而且氟离子比磷酸根离子更容易被吸附。
图8对!和>
=的吸附量比较+*8*+2;C .对吸附作用的影响：
在"##(-!的浓—
+/—
万方数据
图!"和#$的吸附去除率比较
度为%&’()*／+、氨氮浓度不同的模拟废水中加入,&-*的改性累托石，搅拌.-)/0，过滤后测定滤液的"和氨氮的浓度，结果见图1、%,。图1说明，在磷浓度一定时，随废水中氨氮浓度增大，改性累托石对氨氮和磷的去除率均增大。图%，说明，随氨氮浓度增大，磷和氨氮的吸附容量均上升。这说明氨氮与磷酸根离子在改性累托石上的吸附，具有协同作用。
纤维蛋白酶图1"和氨的去除率比较
图%,"和氨的吸附去除量比较
2&’&3456浓度对吸附的影响：在%,,)+"的浓度为%&’()*／+、456浓度不同的模拟废水中，加入,&-*的改性累托石，搅拌.-)/0，过滤后测定滤液的"和456的浓度，结果见图%%、%2。图%%说明，在磷的浓度一定的条件下，随废水中456浓度增大，改性累托石对456和磷的去除率均增加。图%2说明，随456浓度的增加，磷和456的吸附容量均上升。这说明456与磷酸根离子在改性累托石上的吸附，具有协同作用。
2&’&.456与789.同时存在时改性累托石对磷的吸附：在%,,)+"的浓度为%&’()*／+、456与
图%%"和456的去除率比较
图%2"和456的吸附量比较789.浓度不同的模拟废水中，加入,&-*的改性累托石，搅拌.-)/0，过滤后测定滤液的"、456和氨氮的浓度，结果见图%3、%.。图%3说明，在磷的浓度一定的条件下，在试验范围内随着废水中456和789.浓度的增大，改性累托石对456、磷、789.的去除率没有明显变化。图%.说明，随着456与789.浓度的增大，改性累托石对磷的吸附容量基本不变，但对456和789
.
的吸附容量均上升。这说明当三者同时存在时，各组份的浓度是影响改性累托石对各组份吸附容量大小的主要因素。
hal图%3三组份去除率的差异
:7；总氮含量，)*／+
图%.三组份吸附容量的差异
3结论
煅烧改性的方法，能明显提高钠基累托石在水中的沉降与过滤性能。不同温度煅烧后制备的累托石，对磷的吸附能力不同，在-,,<；下煅烧3=所制得的累托石对磷的吸附能力最大。羟基和氟离子等
阴离子对磷的吸附有竞争作用，456和789
.
对磷
的吸附有协同作用。当456、789
.
、"同时存在时，各组份的浓度是影响其吸附容量大小的主要因素。
改性累托石的这种性质能够用于含磷废水的深度处理，对河流湖泊修复也具有参考价值。在制取上，钠基累托石所需成本与钠基膨润土相当。
参考文献
%刘丽萍&滇池富营养化治理成效及其思考［>］&重庆环境科学，2,,%，23（-）：2.（下转第--页）—
3
-
— 万方数据
!!"!!#"（!$"，下同），纤维%&"!&&"，
石墨#"!’%"。’(!生产工艺本文研究的无石棉纸基摩擦材料以脱脂棉和碳纤维为主要原料，以水溶性)*+,-’树脂为粘合剂，加上摩擦性能调节剂，经打浆、凝聚、抄纸、加压干燥、热压成型等工序而成。 其生产工艺流程如下：打浆!搅拌!凝聚!抄纸!加压干燥!热压成型!热处理!表面处理。
主要的工艺条件：成型条件，压制温度’&./
&0，成型压力!.!1.23／45!，成型时间&567；热处理条件，热处理温度’8&/’.0，热处理时间!9
。!研制产品的性能
!(’物理性能研制产品的物理性能：
表观密度，’(!3
／451；气孔率，!."!1."；灰份，%."。气孔率是纸基摩擦材料的关键技术指标。由于纸基材料
耐热性相对较低，把材料做成多孔性，空隙中含有大量的油，在摩擦生热过程中油逐渐挥发，这样可吸收热量降低摩擦表面的温度，从而克服耐热性低的缺点；但是气孔率也不可太大，以免使摩擦材料的强度达不到要求。
!(!摩擦磨损性能在::-’...摩擦磨损试验
机上，对研制产品和进口同类产品进行摩擦磨损性能试验。
试验条件：摩擦对偶材质为8&:7钢，
硬度;<=%.!%&；飞轮转动惯量，.(!&23
／5!；样品尺寸>?&@>&.@’圆片，单面摩擦，摩擦面积!%45
!；摩擦对偶尺寸>?&@>&.@’&圆环。
表’摩擦性能
材料来源
"
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D
E ）.(&’(.’(&!(.!(&"
B C #（#：F ／567）’...!...!&..1...1&..
研制.(’8.(’’.(’!.(’1.(’1.(’%.(’%.(’%.(’1.(’!.(’’进口.(’#.(.#.(’..(’’.(’1.(’!.(’1.(’1.(’’.(’..(.#
试验规范：#变比压试验，测定在固定转速1...F ／567和不同比压（.(&、’、’(&、!、!(&:D E
）下的制动力矩、制动时间及摩擦系数。每种比压连续制动三次，取三次制动的总平均计算动摩擦系数
"
B 。$变速试验，测定在固定比压’:D E 和不同转速’...、!...、!&..、1...、1&..F ／567条件下的制动力矩、制动时间及摩擦系数。每种比压连续制动三次，取三次制动的总平均计算动摩擦系数"B 。%磨损试验，测定在比压’(&:D E 和转速为!&..F ／567条件下的磨损率，共制动1...次。&静摩擦系数试验，在不同比压（.(&、’、’(&、!、!(&:D E ）条件下测定最大静摩擦力矩及静摩擦系数，取五次的总平均计算静摩擦系数"A
。试验结果，见表’。研制产品和进口产品的磨损率，分别为：.(&’&
@’.C ?451／23·5和.(%#&@’.C ?451／23
·5。从上述试验结果可看出：#两种试样均随着比
压的增大，摩擦系数逐渐变大；但是当比压增大到一定程度时，摩擦系数变化不大。这主要是比压从小到大的变化过程中，润滑油膜的破坏程度与压力的增大成正比，所以摩擦系数明显增大；而当比压增大到一定程度时，表面处于一种边界润滑状态，所以摩擦系数变化平稳。$两种试样的摩擦系数均随着转速的增加而下降，这主要是由于转速提高，制动能量增加，摩擦表面的温度升高，一方面使摩擦材料表面烧伤性能衰退；另一方面使润滑油粘度下降。对两种材料的性能比较可看出：研制材料的静摩擦系数低，动摩擦系数高且受比压和转速变化的影响小，动／静比小；而耐磨性稍低。
1结论
’(新研制的无石棉纸基摩擦材料，采用了纳米改性的酚醛树脂做粘合剂，选用了碳纤维和纤维素纤维做复合增强剂，具有良好的耐热性和摩擦磨损性能。
!(新研制的无石棉纸基摩擦材料，
其各项性能指标已达到或接近国外同类产品的水平，完全可取代进口产品在国内推广应用，填补了国内空白。
参考文献
’叶世学(铁铜基湿式烧结摩擦材料［G ］(粉末冶金技术，’H H &（%
）!孙冬野，等(纸基摩擦材料摩擦系数影响因素的实验研究［G ］(
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!..1-.8-!1
（上接第&1页）
!秦伯强(长江中下游浅水湖泊富营养化发生机制与控制途径初氟化镁
探［G ］(湖泊科学，!..!，’%（1）：’H !!!.!1I J 73K
L M 9E J ，L $E N O P N $65E $L F L 5J Q E N J R S 9J A S 9E $L R F J 5T E A $L T E $L F U A 673E7L T4N E A A J R S J N K 5L F 646J 7L V 49E 73L F A ［G ］(W E $L F<L A O ，1!（’H H #）：’8’1
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许虹，钟左炎(非金属矿物及工业废弃物在含磷废水中的应用［G ］(中国非金属矿工业导刊，!..!（1）：
网络狂飙1.!118I J 73K L M 9E J ，L $E N O ,L N L 4$6Q L F L 5J Q E N E 7B F L 4J Q L F K J R S 9J A S
9E $L 67E 7J Q L N R 6V L B -Y L B S F J 4L A A ［G ］(W E $O ,46O Z L 49O ，11（’H H 8）：’1H ?[·\2E K ，L $E N O D 9J A S 9E $LF L 5J Q E N R F J 5T E $L FY K F L B 5U BU A 6734F J A A R N J T564F J R 6N $F E $6J 7［G ］(W E $L F <L A O ，1!（’H H #）：?’?#江涛，刘源骏(累托石（第一版）［:］(武汉：
湖北科学技术出版社，’H #H 收稿日期：!..1-.&-!%
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