Page 297 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

Vol.12，No.5 环 境 工 程 技 术 学 报 第 12 卷，第 5 期
Sep.，2022 Journal of Environmental Engineering Technology 2022 年 9 月

武越，赵婷，金彦任，等.改性无烟煤材料的制备及其对磷的吸附回收性 能 [J].环境工程技术学报，2022，12（5）：1653-1659.
WU Y,ZHAO T,JIN Y R,et al.Preparation of modified anthracites and research on their adsorption and recovery performance on phosphorus[J].Journal of
Environmental Engineering Technology，2022，12（5）：1653-1659.

改性无烟煤材料的制备及其对磷的吸附回收性能

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武越 ，赵婷 ，金彦任 ，薛燕 ，张凌旋 ，李达 ，乔晋如 ，黄杨 2*
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1.山西新华防化装备研究院有限公司
2.成都信息工程大学资源环境学院
摘要 为了实现污水中磷的回收与资源化利用，提出采 用 Fe-Al-Z 改性的无烟煤材料吸附-回收磷的方法。该吸附剂对磷的总
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吸附量 为 13.022 mg/g，吸附机理主要包括静电作用、配体交换和表面沉积等；微孔提供主要的吸附位点，决定了磷的吸附容量。
该吸附剂可循环使 用 4 个周期，直至磷的吸附率低 于 50%。在碱性条件下，通过投加一定量 的 CaCl 〔Ca∶P（摩尔比）=2∶1〕，磷能
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够以羟基磷灰石（HAP）的形式脱附和被回收。
关键词 Fe-Al-Z 改性；无烟煤；吸附机理；磷回收；羟基磷灰石（HAP）
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中图分类号：X703 文章编号：1674-991X（2022）05-1653-07 doi：10.12153/j.issn.1674-991X.20210349
Preparation of modified anthracites and research on their adsorption and
recovery performance on phosphorus

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WU Yue , ZHAO Ting , JIN Yanren , XUE Yan , ZHANG Lingxuan , LI Da , QIAO Jinru , HUANG Yang 2*
1.Shanxi Xinhua Chemical Defense Equipment Research Institute Co., Ltd.
2.College of Resources and Environment, Chengdu University of Information Technology
Abstract To recover and reutilize phosphorus from wastewater, a methodological framework for phosphorous
removal and recovery using Fe-Al-Zr modified anthracite materials was proposed. The adsorbent presented a total
adsorption capacity of 13.022 mg/g and the adsorption mechanism mainly included electrostatic forces, ligands
exchange and surface deposition and so on. Micropores provided the major adsorption sites for phosphorous, and
determined the adsorption capacity of phosphorous. The modified adsorbents could be repeatedly used in four
operation cycles until the adsorption rate decreased below 50%. The phosphorous could be desorbed and recovered
in the form of hydroxyapatite (HAP) by adding a certain amount of CaCl (n(Ca)∶n(P)=2∶ 1) under alkaline
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conditions.
Key words Fe-Al-Zr modification; anthracite; adsorption mechanism; phosphorus recovery; hydroxyapatite
(HAP)

磷是有机体生命过程中不可或缺的元素，然而 工艺，强化除磷技术得到了广泛的研究，如通过引入
向自然水体中大量排放磷会造成富营养化问题 。 新材 料 La(OH) 来改善反硝化聚磷菌的性能并吸附
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因此，高效除磷技术的开发成为近年来水污染防治 水解磷 。但是，生物除磷的效果受限于城镇污水的
的研究重点。磷的主要来源为磷矿，由于磷矿是不 性质以及其他的环境因素，同时随着磷排放标准的
可再生资源，使全球磷资源短缺问题日益严峻 。据 日趋严格，化学辅助除磷得以应用。化学除磷是通
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估算，目前世界磷的储量仅能维 持 30～30 年 。因 过投加金属盐与磷反应生成沉淀而达到除磷目的，
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此，从污水中高效吸附并回收磷不仅能够缓解过量 但此过程中会产生大量的化学污泥，造成潜在的环
磷排放导致的水体富营养化问题，而且能实现磷的 境问题。吸附法是从污水中去除磷的一种有效方
循环利用。 法，常用的吸附材料包括改性活性炭、生物炭和含铁
目前，城镇污水处理厂主要采用生物脱氮除磷 混凝剂等 [5-7] 。磷可直接从含磷污水或者吸附剂脱附

收稿日期：2021-07-21
基金项目：国家自然科学基金青年基金项 目 (51708050)
作者简介：武越（1992—），男，工程师，硕士，主要从事吸附材料的开发与改性研究，1508235620@qq.com
* 责任作者：黄杨（1990—），女，副教授，博士，主要从事吸附机理研究，huangyang@cuit.edu.cn