王毅力研究团队在镧基磁性材料选择性除磷研究领域

取得重要进展

近年来水体中磷含量过高所导致的富营养化及饮用水水质下降问题已经引起了全球范围的极大关注。此外，磷作为一种不可再生资源，如何实现水体中磷的资源回收利用也是目前亟待解决的问题。因此，开发可以有效吸附水体中磷酸根（尤其是低浓度磷酸根（< 2 mg P/L））的高效吸附剂是应对上述需求的热点方向。

在目前研究的各种除磷吸附剂中，镧基吸附剂已被证明具有良好的吸附性能，但吸附剂负载的镧形态主要集中在La³⁺、La₂O₃ 和La₂O₃?xH₂O以及La(OH)₃。此外，研究人员对吸附剂的分离回收装置关注不够。

王毅力团队在高活性、宽适用范围和可回收的镧基磁性除磷吸附剂的结构构建及其应用研究方面取得重要进展，研究成果近期发表于国际水处理研究领域TOP期刊《Water Research》上（IF=7.051），文章的第一作者是郝昊天博士。该研究在常规水热合成磁性纳米四氧化三铁的工艺基础上，创新性地引入低成本的沉淀剂，通过工艺条件控制，构建了一种结构为NaLa(CO₃)₂/Fe₃O₄的新型镧基磁性复合材料MLC。30分钟的磁分离效率可以达到97%；对磷酸根的饱和吸附量为77.85 mg P/g，适用pH范围为4-11；具有很好的选择性（竞争离子为Cl^?、NO₃^?、HCO₃^?、SO₄^2?、Ca²⁺和Mg²⁺），5次循环依然保持83%的吸附容量（图1）。此外，研究团队开发了一套基于MCL的实验室规模的吸附磁分离循环集成装置（图2），采用该集成装置处理1种污水处理厂二沉池出水以及我国3座城市的富营养水库原水，在各自的优化条件下，集成装置出水浊度较低且磷浓度达到相关标准，MLC均可高效回收且无镧溶出现象。

该项研究得到了国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目的支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135419301058

图1 MLC的构建及其磷酸根吸附性能

图2 吸附磁分离循环集成装置流程图