重金属对磷酸钙沉淀回收的影响及其沉积行为

邱林清; 陈煜柠; 胡泽昆; 韦朝海; 邱光磊

doi:10.13205/j.hjgc.202503006

重金属对磷酸钙沉淀回收的影响及其沉积行为

doi: 10.13205/j.hjgc.202503006

1. 东莞市水务集团净水有限公司, 广东东莞 523000;
2. 华南理工大学环境与能源学院, 广州 510006;
3. 新加坡国立大学化学系, 新加坡 118425

基金项目:

国家自然科学基金面上项目“k-策略聚磷菌的富集及其减碳除磷的物质代谢与调控机制研究”（52270035）；广州市重点研发计划项目“城市污水处理系统减污降碳与污泥资源化循环利用关键技术研究”（2023B03J1334）

详细信息

作者简介:
邱林清（1988-），男，主要研究方向为水处理技术。404572630@qq.com

通讯作者:
邱光磊(1984-),男,教授、博士生导师,主要研究方向为水污染控制理论与技术。qiugl@scut.edu.cn

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出版历程
- 收稿日期: 2024-09-30
- 录用日期: 2025-02-18
- 修回日期: 2025-02-09
- 网络出版日期: 2025-06-07
- 刊出日期: 2025-03-01

Effects of heavy metals on calcium phosphate precipitation and recovery and their deposition behaviors

1. Dongguan Water Group Water Purification Co., Ltd., Dongguan 523000, China;
2. School of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China;
3. Department of Chemistry, National University of Singapore, Singapore 118425, Singapore

摘要

摘要: 磷酸钙沉淀法是一种主流的污水磷回收工艺。探讨了不同pH条件下，50~2000 μg/L的Cd（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）对磷酸钙沉淀过程的影响，并探讨了上述重金属在磷酸钙沉淀过程中共沉淀行为及其对回收产物品质的影响。实验结果表明：重金属的存在对磷酸盐的沉淀和去除无显著影响，但会在一定程度上减少Ca²⁺的消耗（0.61%~6.26%）。其中，Cr（Ⅵ）由于水解会降低溶液pH，并与Ca²⁺结合形成CaCrO₄微溶物，抑制磷酸钙或羟基磷酸钙的沉淀过程。XRD分析结果显示：在阳离子重金属（Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ））共存条件下，磷回收产物中除了目标产物外还有磷酸镉和磷酸铅等杂质。杂质的形成不仅降低了磷回收产品的纯度，还可能对后续的资源化利用造成不利影响。研究结果为重金属共存条件下磷酸钙回收过程提供了新见解，揭示了不同类型重金属（阴/阳离子）对磷回收过程和回收产物的影响及机制。
- 磷回收 /
- 磷酸钙 /
- 重金属 /
- 沉积行为 /
- 共沉淀 /
- 污水处理
Abstract: Calcium phosphate precipitation is a promising phosphate recovery process from wastewater. In this work， the effects of heavy metals （i.e.， Cd（Ⅱ）， Pb（Ⅱ）， and Cr（Ⅵ）， with a concentration range of 50 to 2000 μg/L） on calcium phosphate precipitation were investigated under different pH conditions， together with the analyses of their co-precipitation behaviors and the subsequent impacts on the quality of the recovery products. Results showed that the presence of heavy metals did not affect the removal and recovery of phosphate. Whereas， coexisting heavy metals did lead to slight reductions in Ca²⁺ consumption， ranging from 0.61% to 6.26%. Notably， Cr（Ⅵ） ions hydrolyzed to lower the solution pH and combined with Ca²⁺ to form CaCrO₄-like substances， thus inhibiting the precipitation of calcium phosphate and/or hydroxyapatite. Based on X-ray Diffraction （XRD）， in Ca²⁺-Pb²⁺ or Ca²⁺-Cd²⁺ binary systems， the recovery products contained cadmium phosphate or lead phosphate， reducing the purity of the phosphorus recovery products and affecting their subsequent utilization. This work provides novel insights into the recovery processes of phosphate with the coexistence of heavy metals， revealing the effects and mechanisms of heavy metals on calcium phosphate precipitation and the recovery products.
- phosphorus recovery /
- calcium phosphate /
- heavy metal /
- deposition behaviors /
- co-precipitation /
- wastewater treatment

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