本研究系统阐释了当前除磷吸附材料的主要类型及其在含磷废水处理领域的应用现状。分析了吸附材料的合成及性能调控方法。
此外，本研究从多个维度综述了磷与吸附材料的作用机理，形成了吸附材料的优化策略。
最后，提出了未来除磷吸附材料应朝着创新材料改性方法、深入解析过程机制、形成资源化回用技术体系的方向发展。
总磷是地表水环境的主要污染因子，水体中的过量磷会导致蓝藻暴发，危害水生动植物，破坏水体的自净能力，给人类生存环境和健康带来直接威胁。传统处理技术存在处理效率低、应用场景受限、工艺经济性差等问题，而吸附法操作简单，成本低廉，原料易得，在含磷废水处理领域具有很强的应用前景。
论文聚焦于如何通过新型材料制备和改性提高磷酸盐吸附效能，综述了当前吸附材料的类型及其在含磷废水处理中的研究进展，讨论了吸附材料的合成及性能调控方法，从磷酸盐酸碱特性、吸附剂几何形状、金属络合能力等角度，讨论了吸附过程的作用机理。最后，提出了未来除磷吸附材料的发展方向。
首先介绍了不同类型吸附材料的优缺点及吸附性能，包括金属（氢）氧化物、层状双金属氧化物、金属有机骨架（MOFs）、自然/改性矿物、碳基材料、MXene、聚合物7种类型。传统吸附材料，如碳质材料和多孔硅，由于其表面带有的负电荷以及其他阴离子干扰等因素影响，对磷酸盐的去除效果并不理想。相比之下，金属离子对溶液中的磷酸根具有独特的亲和性，因此金属改性的磷酸盐吸附剂被广泛应用。进而详细分析了不同类型吸附材料的作用原理，从活性位点和吸附容量等角度探讨了其处理机制。
其次，文章探讨了磷吸附材料的合成及改性方法。为实现微纳米尺度材料的可控设计和应用，可通过不同的合成方法调控材料微观形貌从而提高磷酸盐吸附效能，分析了浸渍法、水热法及煅烧法3种合成方法的应用场景。为进一步解决吸附材料表面活性位点和官能团数量不足的问题，可通过金属/金属氧化物改性及磁性材料改性方法实现特定修饰、构建新的微结构，从而提高吸附性能。此外可通过机器学习方法预测材料化学组成、结构功能及合成方式的新途径，大幅降低了研究时间与成本，使得针对特定功能的材料设计成为可能。
文章还系统阐释了选择性吸附除磷机理与优化策略。为实现吸附材料对磷酸盐的选择性吸附，可通过磷酸盐酸碱特性实现选择性，将磷酸盐作为氢键供体与吸附剂上的氢键受体基团（如羧基）形成氢键，从而被选择性去除。还可通过吸附剂几何形状实现选择性，通过构建与阴离子几何结构（球体、线形、三角形、四面体等）相对应的吸附剂构型，实现形状互补，从而优化吸附效率。通过金属强络合能力是实现选择性的另一途径，磷酸根通过与金属（氢）氧化物表面羟基替换，形成内球络合物，为吸附过程提供了更强大的驱动力。
最后，文章强调了目前常用的吸附剂种类多样，应根据污染物浓度、共存组分、处理成本等进行综合评估选择合适的吸附剂。尽管在磷酸盐吸附领域已进行了大量研究，后续仍有若干方面研究需要关注，例如应注重对新兴材料改性方法的深入研究以拓展其在除磷领域的应用，通过机器学习方法分析吸附材料结构与磷酸盐吸附间的响应关系以精细地考察反应原理，开展中试规模的吸附材料解吸及磷回收实验以评估磷污染物综合处置的经济效益。
第一作者
：
陈亚松，博士，正高级工程师。E-mail：[email protected]。
通讯作者
：苗时雨，博士，助理研究员。E-mail：[email protected]。
（
来源
：《工业水处理
》
2025年第2期
）
