矿石黏土类物质、铁锆化合物对磷吸附影响因素研究进展

封 雪,张 政,王乾城,侯贵保

(1.太原理工大学 环境科学与工程学院, 太原 030000; 2.河北省高速公路荣乌管理处,河北 保定 072550;3.哈尔滨工程大学 建筑工程学院, 哈尔滨 150001)

矿石黏土类物质、铁锆化合物对磷吸附影响因素研究进展

封 雪1,张 政2,王乾城3,侯贵保1

(1.太原理工大学 环境科学与工程学院, 太原 030000; 2.河北省高速公路荣乌管理处,河北 保定 072550;3.哈尔滨工程大学 建筑工程学院, 哈尔滨 150001)

介绍了水中含磷的危害及通过比较选择吸附法作为一种高效、低能耗的除磷方法，吸附剂及其特点和金属类氧化物、黏土矿石类、活性炭吸附材料的吸附原理。详细阐述了反应温度、反应时间、反应pH值、共存离子对矿石黏土类物质和铁锆化合物吸磷过程的影响：反应温度主要通过影响分子热运动从而影响到吸附材料吸磷效果；对任何吸附材料吸磷都需要一定的反应时间来达到最佳效果；反应pH值主要通过影响溶液中离子浓度、种类及吸附材料表面所含的离子与其反应从而影响到吸附材料吸磷效果；共存离子的存在可能会提高库仑力和磷酸盐活性部位竞争力。同时也阐述了吸附剂用量、磷的初始浓度、电解质、吸附材料粒径对吸磷效果的影响。今后对吸附磷材料的研究应重点关注改性材料及复合材料。

矿石黏土类物质；铁的氧化物；铁锆化合物；吸附；磷酸盐

1 研究背景

我国工农业的快速发展，使得大量含磷废水进入水体，磷是水体富营养化的重要因素之一[1-3]。同时，它也是生物体重要的生长元素和营养元素，是不可随意替代的[4]。磷作为引起水体富营养化的关键因素，一般水体中总磷的浓度超过0.02 mg/L时，水体就会发生富营养化现象[5-7]。水体的富营养化会使得水质恶化[8]；会使水体藻类快速生长，水体缺氧，影响着水中鱼虾生存，甚至会导致鱼虾死亡，危害着渔业的发展[9-10]；会影响饮用水的安全[11]；会危害人类身体健康[12-13]。当前，废水中除磷的主要方法有生物法、化学法、吸附法[14]；虽然用生物法或者化学法去处理废水中的磷取得了一定的成就，但是2种处理方法存在处理费用高和容易导致二次污染的问题[15]。还有膜技术处理法[16]，膜技术主要存在膜通量小，且易堵塞，使用期短等问题[17]；而吸附法是借助吸附材料去除特定物质的一种具有效率高、能耗低等优点的方法[18]。

据相关研究，某些矿石类物质对水中的磷具有较好的吸附能力[19-20]。本文所述的矿石黏土类物质主要指铁矿石、沸石、水滑石、白云石、薄水铝石、勃姆石、改性煤矸石、陶瓷黏土。这些物质不仅廉价易得，而且吸附性能好。铁锆化合物这里主要是指含铁锆元素的氧化物及其复合材料。同样的材料在不同的条件下其吸附能力不同[21]。

本文对上述材料吸附磷的性能的研究进行了总结。通过比较，建议今后对吸附磷材料的研究应重点关注改性材料及复合材料。

2 吸附剂吸附原理及种类

吸附剂是能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。吸附剂一般具有以下特点：比表面积大、孔结构适宜、表面结构复杂及带特殊官能团等。金属类氧化物，主要通过表面络合、取代羟基或静电引力来吸附物质[22-23]；黏土矿石类，通过配体交换或静电引力等来吸附物质；活性炭类，具有较大的比表面积，主要是通过静电引力对污染物质进行吸附[24]。

3 矿石黏土类、铁锆化合物吸附磷过程中影响因素研究

矿石黏土类物质和铁锆化合物吸附磷过程受多种因素影响，主要因素有反应温度、反应时间、pH值、共存离子，还有一些其他因素如：吸附材料粒径、初始磷的浓度、吸附剂的投加量及电解质等。下面将对以上因素进行详细阐述。

3.1 矿石黏土类物质吸附磷过程中影响因素研究

本文里所述的矿石黏土类物质是指铁矿石、沸石、白云石、薄水铝石、勃姆石、改性煤矸石、陶瓷黏土。

3.1.1 反应温度对矿石黏土类物质吸附的影响

适当升高温度有利于沸石对磷的吸附[25]。反应温度在25～45 ℃内，温度对磷的吸附影响不是很大，在35 ℃时，沸石对磷的平衡吸附量达到最佳值，为52.83 mg/L[26]。相同粒径下，在35 ℃时对磷的吸附能力要强于其在20 ℃和15 ℃时对磷的吸附能力，粒径小的沸石对磷的吸附能力随温度变化没有粒径大的沸石随温度变化明显[27]。

对于水滑石类层状化合物(LDH)，温度的小幅度的升高，对磷的吸附率影响不是很明显。15，25，35 ℃条件下，LDH对磷的吸附主要都在10 min 内完成，其去除率超过90%。LDH经高温烘焙后的产物LDO，对废水中磷的吸附在10 min 时其去除率超过95%；15 ℃时LDO需120 min才达到吸附平衡状态，反应较慢。温度的变化引起分子热运动变化。温度升高使得分子热运动加快，一定程度地增大了吸附速率，也会增加磷的脱离速率，使得已吸附的磷再回到水体中，所以说温度升高到一定的时候，吸附速率不一定会有明显的增加[28]。

而对于铁镁铝三元类水滑石，温度对其吸附水体中磷影响较大。随着温度升高，其对磷的吸附量也增加[29]。但对于膨胀锆石对水体磷的吸附，随着温度的升高吸附量逐渐减小。在25，30，35，45 ℃锆石吸磷的最大吸附量分别约为79.6，75.8，69.8，49.6 mg/g，这也表明此过程是个放热过程[30]。同样的，白云石对磷酸盐的去除率，随着温度升高，逐渐降低[31]。

温度<75 ℃时，高磷低品位铁矿对磷酸盐的去除率随温度的升高而逐渐增加，>75 ℃时，温度增加，去除率没有很明显的变化[32]。

陶瓷黏土对磷酸盐的吸附，随温度的增加，去除率升高。在20 ℃时，磷酸盐的浓度为95.415 mg/L，到40 ℃降为51.256 mg/L ，60 ℃时磷酸盐的浓度已降低到28.369 mg/L[33]。勃姆石对磷的吸附也是随温度的增加吸附能力逐渐增强，在15 ℃吸附容量为6.2 mg/g，25 ℃为8.7 mg/g ，35 ℃吸附容量达到了10.3 mg/g[34]。

综上所述，温度对黏土矿物的影响没有明显规律。对于不同矿物，温度对磷的吸附速率的影响是不同的，有的促进，有的抑制，有的无影响。

3.1.2 反应时间对矿石黏土类物质吸附的影响

随着反应时间的延长，沸石对磷的吸附量和吸附率逐渐增加。当时间快接近60 min时，对于粒径为48 mm的沸石其吸附率达到最佳值85.9%。磷的去除率的增加变得有所缓慢，这可能是随着时间积累，吸附逐步达到饱和，磷的浓度也变小，其通过沸石间隙扩散的速度变慢的缘故；而在一开始吸附率和吸附量增加较快，是因为吸附过程本身需要一个过程，需要两者有一定的接触时间[27]。

对于人造沸石，在吸附时间为120 min时，沸石吸附量达到最高值58.5 mg/kg。超过180 min时，吸附量有所下降，究其原因是随着时间增长，磷酸根离子可以在沸石空隙中随意进出，磷酸根离子有的回到水体中[26]。

对于天然沸石，吸附的初始阶段，天然沸石的吸附量随着时间的推移明显增大，在300 min时，吸附量慢慢趋于平缓；具有初始阶段吸附快的特点[35]。同样的，膨胀锆石在一开始的10 min对磷的吸附很快，到达最终吸附量的97.9%[30]。在120 min内，天然沸石对磷的去除率随时间是逐渐增加的，此后去除率逐渐下降，去除率最高时约在120 min时。

相对于经过NaoH和MgCl2改性后的沸石，改性后的沸石达到吸附平衡的时间约为200 min，60～160 min去除率升高的很快，而且去除率是天然沸石5倍左右[36]。

白云石在反应温度30 ℃，搅拌速度250 r/min,pH值为9.5时，对磷进行吸附反应，当进行到50 min时，白云石对磷酸盐的去除率达到了96%左右。随着反应时间的推移，磷酸盐的去除率逐渐增加。90 min后磷的去除率达到了98.24%。白云石对的废中的磷去除是非常快的[31]。

高磷低品位铁矿在25 ℃，搅拌速度为250 r/min，pH值为5.6时，对废水中磷进行吸附，当反应进行到60 min时，其对磷酸盐的去除率可达到98%左右。随着反应时间的增加，磷酸盐去除率不断增加。但60 min后，去除率速度慢慢下降[32]。

综上，不同矿物最佳反应时间不同，但都具有初始阶段吸附快的特点。

3.1.3 反应pH值对矿石黏土类物质吸附的影响

pH值是影响吸附过程的一个重要因素。天然沸石随pH值变化对磷的吸附量变化较大，中性条件下最有利于天然沸石对磷的吸附[26]。

沸石负载氧化铁(IOCZ)吸磷去除率随pH值是先升后降。IOCZ在pH值为4～7时，其对磷的去除率是逐渐增加的，在pH值为7时，去除率达到最高值92.6%；随着pH值增大，去除率逐渐降低，pH值为10时去除率为35.5%[37]。

但张翠玲等[35]研究白银天然沸石吸磷，其吸附量随着pH值的升高逐渐降低。当 pH<7时，磷酸以 H2PO4-的形态存在；而在中性时，磷主要以H2PO4-和HPO42-两种形态存在； 当pH值继续变大，磷以HPO42-与 PO43-形态存在。由于矿石中富含伊利石，伊利石表面羟基在水溶液中具有两性性质。磷酸盐与矿物表面2种主要作用是静电引力和配位体交换作用。在pH 值较低情况下，这2种作用是同时存在。同时天然沸石中含有大量平衡电荷的铁离子、钙离子和少量的镁离子，在酸性条件下，这些金属离子与H+通过离子交换置换到溶液中与磷酸根形成稳定的沉淀。所以说低 pH值对沸石吸磷有较好的去除率。pH值变大，静电引力和配位体交换作用会减弱，pH值超过7时，天然沸石对磷的吸附是降低的。

pH值对经过HCl或者H2SO4处理过的煤矸石吸附磷的影响相似。两者都在pH值为2～8时对磷的去除率随pH值的增加而增加的，pH值为8的时候去除率达到最高值，分别为84.8%和75.3%[38]。

一定范围内的pH值升高，OH-增多，易于形成PO43-，有利于Mg/Al水滑石吸附水中的磷[39]。对于铁镁铝三元类水滑石，其对pH值的变化有一定的缓冲作用，一定幅度变化对其吸磷影响不大[29]。

但对于Mg/Fe水滑石，pH值的升高，其对磷的去除率会逐渐降低。此类水滑石在酸性条件下对磷的吸附率较好。对于LDH，pH值较高，其表面存在很多OH-带负电荷，与水体中含磷化合物也带负电荷，两者相互排斥，所以对磷的去除率降低[28]。

膨胀锆石与Mg/Fe水滑石在pH值对其吸磷的影响有相似之处，两者对磷的吸附能力都随着pH值的升高而降低，但膨胀锆石是在pH值为7时开始下降，pH值在7之前对锆石吸磷影响不是很大，pH在7～8之间其吸附能力下降最厉害，这可能是由于有更多负电荷降低附剂表面的活性[30]。

高磷低品位铁矿石受pH值影响显著。在pH值为1～5.6时，其对磷去除率是上升的，随之下降，在9～10.36时，去除率又是一个上升段。pH值在1～5.6，其吸磷主要机制是铁的氧化物对磷吸附，在pH值为5.6时去除率达最高值98%；在9～10.36阶段，去除率升高，可能是由于钙可以溶解在白云石矿物，然后形成羟基磷灰石或磷酸钙沉淀[40]。

pH值对磷酸盐低品位铁矿石吸磷的影响也是非常显著的。pH值在1.74～5.6时，其吸附量是慢慢增加的，在pH值为5.6～9时，其吸附量会慢慢下降，在pH值为1.74～9，其吸磷主要机制是以铁矿石的配体交换来吸附磷。在pH为5.6时吸附量达到最高值4.0 mg/g。当pH>9时，其吸磷与其含有的白云石有关[41]。

3.2 铁锆化合物吸附磷过程中影响因素研究

铁锆化合物主要指的是Fe3O4及含铁元素的复合吸附材料和含锆元素的氧化物及其复合材料。铁锆化合物吸磷过程中主要的影响因素有pH值、共存离子。

3.2.1 pH值对铁锆化合物吸磷的影响

pH值对吸附材料吸磷是个很重要的影响因素。对矿石黏土类物质、铁和锆元素化合物吸磷也有很大的影响。

四官能化的核心——壳结构的纳米Fe3O4磁性聚合物(TEPA-Fe3O4-NMPs)，在pH值为1.5～3时，其对磷的去除率是逐渐升高的，之后的去除率都在缓慢下降。在pH值为3时去除率最好。这可能与TEPA-Fe3O4-NMPs表面所带电荷有关。在酸性条件下，胺基易质子化(-NH3+)。一定的pH范围内TEPA-Fe3O4-NMPs表面携带正电荷，易吸引单价的阴离子；之后随着溶液pH值增大，其表面带负电荷，不利于除磷。它的吸附除磷主要是静电引力的物理化学过程[42]。

类似地，pH值对复合材料Al-Si-Fe-Ca吸磷的影响在于形成的磷酸钙沉淀。此复合材料在制备的过程中，会影响活性钙离子分布在晶格粒子与废水中游离磷酸基的反应。在中性或酸性条件下直接形成沉淀；如pH过高，沉淀会溶解，磷会回到水体中。所以pH只在3～6时，去除率一直上升，在6～7时，去除率保持平衡，之后，随着pH的升高，去除率慢慢下降[46]。

对于改性后的磁性铁氧化物，在pH为3～5的条件下，对磷的吸附容量是增大的，随之，pH增大，吸附容量逐渐降低。pH在较低情况下，磷酸盐的吸附量明显增加，这可能是由于吸附剂表面上的羟基离子和磷酸盐离子之间竞争缘故。pH值在较高时，其吸附量反而更小。所以说此改性废氧化铁磁性材料在酸性的时候对磷吸附效果最佳。在pH值为5时，其吸附量达到最佳值9.8 mg/g[47]。

但对于Fe3+的氧化物，其对磷的吸附效果随着pH值在1～9之间变大而逐渐达到最佳值。在pH值为9时达到最大值，在pH值为9时由于金属氧化物表面存在羟基，吸附剂表面电荷吸附离子作用，从而去除水中的磷[48]。

3.2.2 共存离子对铁锆化合物吸磷影响

废水中通常含有的一些离子往往会影响到吸附剂对磷的吸附。在上面所述的pH值对铁锆元素化合物的影响中，pH的影响有时是对溶液中所存在的阴阳离子的影响，从而影响到吸磷的效果。

当然，特定的离子对应特定的吸附材料才有一定的影响。对针铁矿(-FeooH)而言，即使把2个离子的浓度调为300 mM，Cl-和F-对其吸磷能力没有很明显的影响。但是NO3-和SO42-对其吸磷的能力是有显著影响。当300 mM的NO3-和SO42-存在时，针铁矿对磷的吸附能力从0.900 mmol/g分别降为0.768 mmol/g和0.584 mmol/g。这可能是由于一些阴离子会提高库仑斥力和磷酸盐一些活性部位竞争能力[49]。

锆(IV)加载双功能纤维对磷的吸附受Cl-影响很小，2.0 mM的Cl-存在，磷的总吸附量增加约为7%。这可能是由于水相中的钠离子浓度随之增加使得化学平衡向产品转移，在电中性条件下，通过Donnan入侵机制的作用，使得配体交换吸附剂未受到负面的影响[50]。

同样，离子的存在对于金属有机骨架化合物 Zr-MOF-(UIO-66)对磷的吸附没有很大影响。即使溶液中存在不同浓度的溴酸盐，亚硝酸盐和硝酸盐等离子物质，此材料对磷酸盐的吸附量没有太大变化[51]。

ZrO2-SBA-15吸附材料的吸附性能还受离子强度的影响。离子强度增强其对磷酸盐的吸附能力也随着增强。这是由于其对磷酸盐的吸附主要通过内球联合，其中所形成的带负电荷的配合物对磷酸盐的吸附在高离子强度下有效的补偿阳离子从而提高对磷酸盐的吸附作用[52]。

SiO32-离子相对HCO3-和SO42-离子对铁铝锰复合金属氧化物吸磷影响较大。当HCO3-和SO42-浓度从0增加至0.01 M，磷酸盐的去除率从66%分别降到63%和61%，而同样的条件，SiO32-磷的去除率从66%降到41%。相对而言SiO32-对其影响更大[53]。

3.3 对磷吸附的其他影响因素

吸附材料吸磷不仅受上述因素影响，还受吸附剂用量、电解质、磷的初始浓度、吸附材料粒径等的影响。

吸附剂用量对磁性类水滑石吸磷也存在一定的影响。在每 100 mL 的100 mg /L 的含磷废水中，当吸附剂用量<0.5 g时，此吸附材料对磷酸根离子的吸附量随着其用量的增加而增加；当吸附剂用量>0.5 g时，去除率不会再上升，最大吸附量为47.1 mg /g[54]。

电解质影响着铜(Ⅱ)-壳聚糖水凝胶微球对磷的吸附。在25 ℃时，NaCl和Na2SO4这2种电解质的存在，使得此材料对磷的吸附能力明显降低。这也说明了离子会对磷酸盐的吸附产生一定的影响[55]。

反应溶液中磷的初始浓度对沸石、河沙等吸附磷的影响在于磷的浓度越高吸附量越大。当然超过一定范围时形成的磷酸盐基团易堵塞吸附材料吸附孔径[25]。

粒径也是影响炉渣对磷吸附的一个因素。炉渣粒径越小，吸附能力越强，粒径<0.2 mm粒级炉渣的理论饱和吸附容量能达到14 084 mg/kg[2]。

4 结 语

吸附材料对磷的吸附大都受到反应温度、反应时间、反应pH值的影响。对于铁锆元素化合物，还要受溶液中离子的影响。

反应温度对吸附材料吸磷的影响在于反应温度的升高会使得分子运动加快，更快地通过吸附材料的空隙。所以说，在一定温度范围内，温度的升高会使得矿石黏土类物质吸磷效果达到最佳值。但过高温度会使得吸附材料吸附性能降低。

反应时间对吸附材料的影响在于所有的反应都是需要时间去达到最佳状态。不管是离子间静电力作用、配体交换作用还是活性炭的吸附作用。2种作用与活性炭吸附都需要时间去达到最好效果。

pH值对于矿石黏土类物质和金属元素化合物吸附磷都是很重要的影响因素。pH值变化直接影响到溶液中的阴阳离子种类及其浓度。在一定pH值内，对大部分吸附材料来说其对磷的吸附量都有一定提高，随着溶液pH值的变化，溶液中离子的变化，吸附量逐渐变小。但对于天然沸石其吸附量受pH值影响不大。

其他因素对吸磷的影响也是在于通过影响吸附材料的孔径和吸附材料与溶液中的离子反应来达到影响吸附材料吸磷效果的。

虽对于磷的吸附材料很多，本文所述有矿石黏土，金属氧化物，但不同材料对磷的吸附量差异性很大，特别是有些天然的吸附材料，而有的改性材料吸附性能就很好。所以今后对磷吸附材料研究重点将在改性材料和复合材料。

[1] 高思佳, 王昌辉, 裴元生. pH对活化前后废弃铁铝泥吸附不同种磷动力学的影响[J]. 环境工程学报, 2013,7(9):3263-3269.

[2] 吴丽萍, 徐晓瑛, 文科军,等. 不同粒径炉渣对磷的静态吸附[J]. 环境工程学报, 2014, 9(9):3933-3938.

[3] 梁丽珍, 牛俊玲. 改性碎砖对磷的吸附性能研究[J]. 环境工程, 2014, (10):38-40.

[4] 周 乐, 徐龙君, 李 礼,等. 改性二次锶渣吸附去除废水中的磷[J]. 环境工程学报, 2013, 7(10):3967-3971.

[5] 武轩韵, 栾亚宁, 龚小强,等. 3种基质对污水中总磷的吸附性能[J]. 环境工程学报, 2015, 1(1):257-263.

[6] 姜灵彦, 高军侠, 李庆召. 活化橘皮渣对废水中磷的吸附效果研究[J]. 河南农业科学, 2014, 43(8):68-71.

[7] 马啸宙, 魏东洋, 马宏林,等. 基于给水污泥吸附水溶液中磷的影响因素[J]. 环境工程学报, 2015,9(8):3659-3666.

[8] 张 璐, 贾 丽, 陆文龙,等. 不同碳化温度下玉米秸秆生物炭的结构性质及其对氮磷的吸附特性[J]. 吉林大学学报(理学版), 2015, 4(4):802-808.

[9] 赵 娟, 李远文, 杨耐德,等. 改性牡蛎壳对废水中磷吸附性能的研究[J]. 化工新型材料, 2014, (3)：154-156.

[10]王春丽, 吴俊奇, 宋永会,等. 活化赤泥颗粒吸附除磷的效能与机制研究[J]. 环境工程技术学报, 2015, 5(2):49-50.

[11]甘 莉, 曹 丹, 金晓英,等. 离子型表面活性剂改性绿色合成单分散纳米氧化铁的制备及其吸附磷的性能[J]. 环境科学学报, 2015, 35(8):2442-2449.

[12]李 琦, 付格娟, 李剑超. LDH的制备及其对水环境中低含量磷的吸附研究[J]. 水处理技术, 2013, 39(8)：47-51.

[13]黄大成, 王惠松, 邹亚娟,等. 常压制备秸秆活性炭对水溶液中磷元素的吸附[J]. 环境工程学报, 2015, 9(3):1183-1188.

[14]李 倩, 燕晓莹. 超声处理鸡蛋壳对废水中磷吸附的影响[J]. 贵州农业科学, 2015, (3):177-179.

[15]温秀芹. 火法改性粉煤灰对含磷废水吸附性能的研究[J]. 广东化工, 2015, 42(3):59-60.

[16]吴 燕, 安树林. 废水除磷方法的现状与展望[J]. 天津工业大学学报, 2001,20(1):74-78.

[17]JOSSON A S. Fundamental Principles of Ultrafiltration[J]. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 1990, 27(2): 67-81.

[18]刘 晓, 翟 梅, 曹国凭,等. 钢渣滤料的制备及其吸附除磷性能[J]. 河北联合大学学报(自然科学版), 2014,(1):13-17.

[19]付海曼, 贾黎明. 土壤对氮、磷吸附/解吸附特性研究进展[J]. 中国农学通报, 2009, 25(21):198-203.

[20]辛 杰, 裴元生, 王 颖,等. 几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究[J]. 环境工程, 2011, 29(4):30-34.

[21]张学清, 项金钟, 胡永茂,等. 天然沸石对磷的吸附研究[J]. 云南大学学报(自然科学版), 2011,33(6):676-682.

[22]LI G, GAO S, ZHANG G,etal. Enhanced Adsorption of Phosphate from Aqueous Solution by Nanostructured Iron(III)-copper(II) Binary Oxides[J]. Chemical Engineering Journal, 2014, 235(1):124-131.

[23]YOON S Y, LEE C G, PARK J A,etal. Kinetic, Equilibrium and Thermodynamic Studies for Phosphate Adsorption to Magnetic Iron Oxide Nanoparticles[J]. Chemical Engineering Journal, 2014, 236(2):341-347.

[24]唐朝春, 陈惠民, 刘 名,等. ZnAl和MgAl水滑石吸附废水中磷的研究进展[J]. 化工进展, 2015, 34(1):245-251.

[25]李 洁, 陈繁荣. 4种矿物材料对磷的吸附特性研究[J]. 安徽农业科学, 2015, 43(19):237-240.

[26]石 岩, 郭汶俊, 郭东鑫,等. 人造沸石对含磷废水的吸附实验研究[J]. 华北水利水电大学学报：自然科学版, 2015, 36(1):90-92.

[27]王 帅, 周震峰, 刁玲玲. 沸石对水中磷吸附性能的初步研究[J]. 环境科学导刊, 2014, 33(5):52-56.

[28]商丹红, 王 琦, 张志生. Mg/Fe水滑石吸附水中磷的动力学及热力学研究[J]. 环境污染与防治, 2015, 37(4):47-52.

[29]刘国, 李 军, 杨 衔,等. 铁镁铝三元类水滑石对磷的吸附特性研究[J]. 工业水处理, 2015, 35(1):62-64.

[30]HUANG W Y, LI D, LIU Z Q,etal. Kinetics, Isotherm, Thermodynamic, and Adsorption Mechanism Studies of La(OH)3-modified Exfoliated Vermiculites as Highly Efficient Phosphate Adsorbents[J]. Chemical Engineering Journal, 2014, 236(2):191-201.

[31]YUAN X L, XIA W T, AN J,etal. Removal of Phosphate Anions from Aqueous Solutions Using Dolomite as Adsorbent[J]. Advanced Materials Research, 2013, 864:1454-1457.

[32]YUAN X L, XIA W T. Removal of Phosphate Anions from Wastewater by Wasted Low Grade Iron Ore with High Phosphorus Adsorbent[J]. Advanced Materials Research, 2013, 803:127-130.

[33]YAO Y L, LU C Y, GUAN W S,etal. Removal of Phosphate Species from Solution by Adsorption onto Red and Grey Ceramic Clay Used as Adsorbent[J]. Applied Mechanics & Materials, 2014, 675-677:434-439.

[34]FUMIHIKO O, HISATO T, MOE K,etal. Characteristics of Granular Boehmite and Its Ability to Adsorb Phosphate from Aqueous Solution.[J]. Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 2012, 60(8):985-988.

[35]张翠玲, 党 瑞, 贺建栋,等. 白银天然沸石对磷的吸附机理及性能研究[J]. 环境科学与管理, 2014, 39(12):104-108.

[36]李 辉, 左金龙, 王军霞. 天然沸石及其改性对污水中磷的吸附[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), 2015,31(3):311-314.

[37]陆燕勤, 朱 丽, 何昭菊,等. 沸石负载氧化铁吸附剂吸附除磷研究[J]. 环境工程, 2015, 33(4):48-52.

[38]潘维煜. 浅析无机改性煤矸石对磷的吸附[J]. 科技创新与应用, 2014, (1):32-33.

[39]李 晶, 何 欣, 张 瑶,等. 水滑石除磷的吸附动力学研究[J]. 材料导报, 2014, 28(22):85-88.

[40]郑丽英. 粉煤灰吸附去除城区景观水体中磷的试验研究[J]. 广州化工, 2014, 41(24):95-96.

[41]李 艳, 赵孝梨, 黄玉明. 磁性纳米Fe3O4对水中磷的吸附去除研究[J]. 西南大学学报：自然科学版, 2013, 35(5):127-130.

[42]SHEN H, WANG Z, ZHOU A,etal. Adsorption of Phosphate onto Amine Functionalized Nano-sized Magnetic Polymer Adsorbents: Mechanism and Magnetic Effects[J]. Rsc Advances, 2015, 5:22080-22090.

[43]LIN Y F, CHEN H W, CHEN Y C,etal. Application of Magnetite Modified with Polyacrylamide to Adsorb Phosphate in Aqueous Solution[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2013, 44(1):45-51.

[44]LIN Ya-fen, CHEN Hua-wei, CHANG Chia-chi,etal. Application of Magnetite Modified with Aluminum/silica to Adsorb Phosphate in Aqueous Solution[J]. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 2011, 86(11):1449-1456.

[45]彭晓丽, 张蔚霞, 徐 芳. 磁性Fe3O4/Beta沸石复合材料制备及其水体磷污染物吸附行为研究[J]. 化学世界, 2013, 54(3):145-147.

[46]WU Q,YOU R R,WU Q P,etal. Equilibrium and Kineticsstudies of Phosphate Removal from Solution onto a Hydrothermally Modified Al-Si-Fe-Ca Composite Adsorbent[J]. Energy, Environment and Functional Materials, 2014, 787: 128-134

[47]CHEN T C, HUANG G H, LIU C H,etal. Novel Effective Waste Iron Oxide-coated Magnetic Adsorbent for Phosphate Adsorption[J]. Desalination & Water Treatment, 2014, 52(4):766-774.

[48]ZELMANOV G, SEMIAT R. Phosphate Removal from Water and Recovery Using Iron (Fe+3)Oxide/Hydroxide Nanoparticles-based Agglomerates Suspension (AggFe) as Adsorbent[J]. Environmental Engineering & Management Journal, 2011, 10(12):1923-1933.

[49]CHEN T C, SHIH Y J, CHANG C C,etal. Novel Adsorbent of Removal Phosphate from TFT LCD Wastewater[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2013, 44(1):61-66.

[50]AWUAL M R, SHENASHEN M A, JYO A,etal. Preparing of Novel Fibrous Ligand Exchange Adsorbent for Rapid Column-mode Trace Phosphate Removal from Water[J]. Journal of Industrial & Engineering Chemistry, 2014, 20(5):2840-2847.

[51]LIN K Y A, CHEN S Y, JOCHEMS A P. Zirconium-based Metal Organic Frameworks: Highly Selective Adsorbents for Removal of Phosphate from Water and Urine[J]. Materials Chemistry & Physics, 2015, 160:168-176.

[52]TANG Y, ZONG E, WAN H,etal. Zirconia Functionalized SBA-15 as Effective Adsorbent for Phosphate Removal[J]. Microporous & Mesoporous Materials, 2012, 155(6):192-200.

[53]LÜ J, LIU H, LIU R,etal. Adsorptive Removal of Phosphate by a Nanostructured Fe-Al-Mn Trimetal Oxide Adsorbent[J]. Powder Technology, 2013, 233(1):146-154.

[54]赵 维, 陈佑宁. 磁性类水滑石的制备和吸附水中磷的研究[J]. 应用化工, 2013, 03(3):450-452.

[55]DAI J, YANG H, HAN Y,etal. Phosphate Adsorption from Aqueous Solutions by Disused Adsorbents: Chitosan Hydrogel Beads after the Removal of Copper(II)[J]. Chemical Engineering Journal, 2011, 166(3):970-977.

(编辑：王 慰)

Progress in the Research of Factors Affecting the Adsorption ofPhosphorus by Mineral Clay and Iron Zirconium Compounds

FENG Xue1, ZHANG Zheng2, WANG Qian-cheng3, HOU Gui-bao1

(1.School of Environmental Science and Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030000,China;2.Administration Office of Rongcheng-Wuhai Highway in Hebei Province, Baoding 072550, China;3.College of Aerospace and Civil Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)

Removing phosphorus from water through adsorption is highly efficient with low energy consumption. In this article, the characteristics of adsorbents and the adsorption mechanisms of metal oxides, clay mineral, and activated carbon are introduced. The effects of reaction temperature, reaction time, pH value, and coexisting ions onthe adsorption process of mineral clay and iron zirconium compounds are expounded: reaction temperature mainly affects the molecular heat movement, which further affects the adsorption effect; a certain reaction time is always needed to reach the optimum effect; pH value mainly has an influence on ion concentration, ion type and ion reaction; coexisting ions could improve the Coulomb force and the competitiveness of phosphate’s active site. Moreover, the effects of adsorbent amount, phosphorus’ initial concentration, electrolyte and adsorbent’s particle size on the phosphorus adsorption are also described. Modified materials and composite materials are research focuses in the future.

mineral clay; iron oxides; zirconium iron compounds; adsorption; phosphate

2015-12-07；

2015-12-25

山西省自然科学基金资助项目(2014012007)

封 雪(1990-)，女，河北石家庄人，硕士研究生，主要研究方向为环境影响与评价,(电话)15034152303(电子信箱)1164035116@qq.com。

10.11988/ckyyb.20151031

2017,34(3):14-19，24

X703

A

1001-5485(2017)03-0014-06