在人工濕地中,除磷主要依靠填料本身對磷的物理和化學作用,填料除磷量大約占總除磷量的80%以上。天然沸石價格低廉、易得、比表面積大、孔隙率大、化學和物理穩定性好,在人工濕地中應用廣泛。研究表明,以沸石為基質構建的人工濕地系統對水體有機物和氨氮有很好的去除效果。天然沸石對磷的飽和吸附量為0.03 mg/g,與無煙煤、煤渣、鋼渣、石灰石和海綿鐵等相比,除磷能力較弱,這限制了沸石在人工濕地處理含磷污水中的應用。
沸石經過改性后,除磷效果明顯提升,常用的沸石改性方法為酸改性、鹽改性和熱改性等,主要是改變沸石的結構和成分組成,使其具備更好的除磷能力。目前,關于沸石改性除磷的研究集中于吸附和離子交換技術領域。在已開展的人工濕地沸石填料改性除磷研究中,以鋁鹽和鈣鹽改性人工濕地填料的研究居多,對于鐵鹽改性人工濕地填料的研究較少。
在25 ℃室溫下,分別取5g改性沸石和原始沸石,投加到50mL質量濃度為10mg/L的含磷水樣中,于水浴恒溫振蕩器中,恒溫(25 ℃)振蕩,每隔0.5 h測定溶液中的磷含量,直至溶液磷含量趨于穩定,研究時間對改性前、后沸石除磷過程和效果的影響。分別取質量為1g、2g、3g、4g、5g、6g和7g的改性沸石,加入50 mL質量濃度為10 mg/L的磷酸鹽溶液,于水浴恒溫振蕩器中,恒溫振蕩18h,測定其除磷效果,研究填料投加量對除磷效果的影響。取5 g改性沸石,投加到50 mL質量濃度分別為5 mg/L、10 mg/L、30 mg/L和50 mg/L的含磷水樣中,于水浴恒溫振蕩器中,恒溫振蕩,分別在0.5 h、1 h、2 h、4 h、6 h、8 h和18 h后,測定溶液中的磷含量,研究進水中的磷含量對沸石除磷效果的影響。
研究認為,吸附和沉淀作用是人工濕地填料最主要的除磷方式。前期實驗通過酸處理初步清除了沸石孔穴和孔道的SiO2和有機物等雜質,使沸石孔穴和孔道得到疏通,增加基質吸附活性,在一定程度上有助于磷的吸附。