由于严格的废水排放法规和磷酸盐供应短缺，人们不断寻求加强磷处理和回收。河海大学的研究小组现已开发出一种新的吸附膜分离策略，利用锆改性膨润土填充的聚氯乙烯膜，合理地再利用海参养殖废水中的磷酸盐。

所得聚氯乙烯/Zr改性膨润土膜具有高渗透性(940L/(m2·h))，比其他研究高出一到两倍，且吸附容量高(20.6mg/g)当水中磷酸盐浓度较低(5mg/L)时。

他们的分析发表在2023年10月20日的《环境科学与工程前沿》杂志上。

近年来，集约化海水养殖发展和海水养殖规模扩大所面临的问题更加多元化和复杂化。在我国，每年海水养殖废水排放量甚至超过了流入海洋的陆源污水排放量。

人们认为磷是富营养化的主要来源及其限制因素，因为它不能像氮一样从大气中固定。磷也是一种重要的不可再生资源，也是所有生物体正常运作的重要营养素。它是农产品中的重要营养素，按照目前的趋势，可能会在50至100年内耗尽。高含量的磷也可能对水生环境造成危害。

最近的研究表明，富营养化海水可以转化为磷矿;因此，海洋系统应采用可持续的磷回收技术，以满足日益增长的磷需求，同时防止富营养化。因此，海水养殖废水的深度处理可用于对抗水体富营养化，缓解磷资源短缺。

生物处理是一种廉价且环境友好的方法，但其受到海水养殖废水的高盐度和高C/N/P比的抑制。化学沉淀因其经济效益而常被采用，但产生大量污泥，需要进一步处理。吸附法被认为优于上述方法，因为它的操作灵活性和低磷酸盐浓度下的高效率。

膨润土(BT)是一种相对便宜的粘土，其去除磷酸盐的效用已被研究多年。镧改性膨润土(LMB)，商业上称为Phoslock，已在实验室和湖泊中进行了测试。与La相比，Zr的含量更丰富，并且对磷酸盐具有更高的亲和力(更高的pKsp值)。这是因为Zr具有很强的路易斯酸性质，并且经常通过路易斯酸碱相互作用形成内部球形配合物。因此，与Phoslock相比，Zr改性膨润土(Zr-BT)是一种成本更低的替代品，具有更高的磷酸盐吸附能力和选择性。

然而，粉末状吸附剂的回收通常很困难。膜分离是实现超低磷浓度的有力技术，但较低的水通量影响了膜吸附在实际废水处理中的应用。膜技术与吸附剂的合作为这一问题提供了潜在的解决方案。

吸附剂可以被膜材料固定，并且吸附剂掺杂后膜孔径增大，从而增加水通量。先前的研究已经在磷酸盐浓度较高(>50mg/L)时实现了有效的磷酸盐吸附。然而，环保要求日益严格;因此，需要研究开发在磷酸盐浓度较低时有效的技术。张建峰教授团队的工作填补了这一空白。

在本研究中，研究团队评估了聚氯乙烯(PVC)/Zr-BT在低初始磷酸盐浓度(1mg/L)废水中的磷酸盐吸附性能。他们通过原位交联和相转化方法合成了一种新型Zr改性膨润土填充聚氯乙烯膜(PVC/Zr-BT)。

为了确定最佳制备条件，他们使用不同厚度和吸附剂含量的膜进行了测试。此外，还研究了不同环境因素(包括初始pH、过滤时间、初始浓度和竞争离子)对除磷效率的影响。还评估了PVC/Zr-BT从实际水中去除磷酸盐的适用性。还研究了在从SCAW回收的吸附磷酸盐的PVC/Zr-BT存在的情况下三角褐指藻FACHB-863的生长情况。

采用简单的相转化方法制备了对低浓度磷酸盐溶液和高盐度SCAW中的磷酸盐具有高吸附能力的PVC/Zr-BT膜。该膜用于处理低浓度(1mg/L)磷酸盐废水时，去除率达到98.5%，这种高去除率主要与配体交换和静电相互作用有关。

当Cl-离子浓度为50mmol/L时，膜对磷酸盐的吸附效率高达92.6%。当初始磷酸盐浓度为5mg/L时，膜对磷酸盐的最高吸附量为20.6mg/g。膜吸附的磷可以缓慢解吸，用于微藻培养。在此条件下培养16d，三角褐指藻生物量为0.24g/L，脂质含量为22.8%，与常规f/2培养基相当。

这项研究的结果将有助于使用PVC/Zr-BT膜回收和再利用SCAW中低浓度的磷酸盐。研究结果表明，这种新型膜可用于实际废水系统的净化以及磷的再利用。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：