摘要 以磷酸銨鎂回收廢水中的磷作為優質緩釋肥，既可減少環境污染，又可回收日益匱乏的磷資源，已成為當前國際環境領域的前沿與熱點問題。綜述了MAP結晶過程中重金屬的濃度變化、重金屬的遷移特性以及MAP 化學平衡模型模擬等，并展望了今后的研究方向。

　　關鍵詞 重金屬;廢水MAP磷回收;遷移;研究進展

　　中圖分類號 X705 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611(2017)07-0050-03

　　Research Process of Heavy Metal Transformation in MAP Recycling Process from Wast Water

　　TANG Ping

　　(College of Environment and Material Engineering， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou， Zhejiang 310027)

　　Abstract Phosphorus recovery from wast water by MAP， which can reduce environmental pollution and recycle the lacking phosphorous resource as well， has become the frontier and hot issue in the field of environmental protection. The paper summarized heavy metal concentration， transformation in MAP recycling process， and chemical equilibrium model， and explored future research directions.

　　Key words Heavy metal;Phosphorus recovery from wast water by MAP;Transformation;Research process

　　磷是維持生物體正常生理機能的一種至關重要的基礎元素，與此同時，磷是一種不可再生資源。全球的磷資源儲備有限，以目前消耗速度，現有的磷酸鹽儲備量可能在100年之內被消耗殆盡[1]。我國國土資源部己將磷`礦資源列為2010年后不能滿足國民經濟發展要求的20種礦產之一[2]。因此，從廢物流中進行磷的回收再利用成為重要手段。

　　以鳥糞石(MAP)沉淀的形式回收廢水中的磷被公認為是最有希望的技術方法。回收的六水磷酸銨鎂中磷(P2O5)含量可達51.8%，而目前世界上最高品位的磷礦石含量為46%，更重要的是，MAP可以直接或間接用作農業、林業優質肥料[3]。目前國內外學者對MAP結晶法回收廢水中磷進行了較為廣泛的研究，主要集中在MAP結晶條件的控制優化方面[4-6]。然而，該過程回收到的MAP沉淀一般含有各種高濃度的重金屬和準金屬，這些物質在廢水中十分常見。因此，在誘導磷結晶的過程中，MAP晶體會“挾帶”污水中的重金屬一起沉淀下來[7]，進而直接影響產品的應用價值和使用安全。另一方面，未經除去砷和其他重金屬、準金屬雜質的MAP沉淀作為肥料，是一個潛在的污染源。鑒于此，筆者從MAP結晶過程中重金屬的濃度變化、遷移特性、MAP 化學平衡模型等方面對重金屬在廢水MAP磷回收過程中的遷移行為進行了全面的分析和介紹，并在此基礎上提出目前研究的不足及進一步的研究思路。

　　1 廢水MAP磷回收過程中重金屬的濃度變化

　　鑒于廢水流基質的復雜性，國內外學者逐漸意識到污染物尤其是重金屬在MAP磷結晶回收的過程中會同步發生變化。研究表明，污泥厭氧消液中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg等重金屬含量可分別達11.23±0.76、4.02±0.09、2.99±0.02、0.83±0.08、51.00±5.37、8.79±0.87 mg/L，而在以污泥厭氧消化液為基質進行MAP結晶回收的過程中，消化液中重金屬濃度也會隨之大幅減小，As、Hg含量分別急劇減少60.05%、48.83%，原本含量較高的Zn、Cr濃度甚至降低到最低檢測線以下[7]。Liu等[8]利用MAP結晶法處理實際廢水時發現，Cu2+、Zn2+在MAP結晶過程中分別降低了43%和37%;Ronteltap等[9]研究發現，當以尿液為基質進行MAP結晶，尿液中Cr初始濃度為98 μg/L，結晶過程結束后，發現約有21%的Cr轉移到MAP中;Suzuki等[10]研究發現在豬場廢水MAP結晶反應器中，液相Zn的平均濃度為5.56 mg/L，MAP結晶回收后，反應器出水中Zn濃度降低到1.31～1.49 mg/L，Zn的平均濃度降低了76.44%。黃穎[11]研究表明，當廢水中Ni、Pb、Cd濃度是國家二級排放標準的1倍時，MAP沉淀物中Ni、Pb、Cd分別超標 19倍、9倍和17倍;Ni、Pb、Cd濃度是國家二級排放標準的8倍時，則分別超標 115倍、15倍和68 倍。這說明，當液態介質中重金屬濃度較高時，誘導結晶磷回收的過程也是重金屬在MAP晶體中高度濃縮富集的過程。

　　通過上述研究可以得出一致結論，即無論廢水中重金屬初始濃度高低，在MAP誘導磷結晶的過程中，重金屬并不是穩定地存在于液相環境中，而是體現出強烈的從液相向磷結晶中活躍遷移的特性，這對于磷回收產物的循環再利用存在潛在的環境風險。

　　2 重金屬在誘導磷結晶過程中的結合機制研究

　　磷結晶過程中重金屬表現出從液相向固相轉移的活躍特性，因此有學者對重金屬的反應結合機制進行了深入研究。Uysal等[7]研究表明，以污泥厭氧消化液為基質進行MAP回收過程中，重金屬濃度的大幅降低是由于在磷結晶過程中重金屬與MAP發生了共同沉淀。Ma等[12]采用試管合成的方法，更加細致地考察了As在合成MAP中的吸附特性，結果表明As在MAP晶體中主要以As5+的形式存在，As5+替代P5+從而導致MAP晶體結構的改變(圖1)。Rouff等[13-14]研究發現，當MAP晶體存在的情況下，Zn的加入濃度小于5 μmol/L時，吸附產物主要以四面體和八面體的形式存在，當Zn濃度大于5 μmol/L時，四面體單齒配合物占據優勢;即使吸附了較低濃度的Cr，仍會影響磷回收產物的礦物表面和結構特性。以上學者的研究結果表明，重金屬可以通過嵌入到MAP晶格或表面吸附等不同方式貯存于MAP沉淀中[15]，進而降低磷回收產物純度，Ronteltap[9]的研究也證明了這一點。

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