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潘丙才教授课题组在纳米复合材料深度除磷方向取得进展

       磷的大量存在是水体富营养化的关键因素,铁系氧化物因对磷酸盐吸附容量高、选择性好、环境友好、廉价等特点,被广泛的应用于水体中磷酸盐的去除。在实际含磷污水中往往含有大量的Ca2+,一定pH和浓度条件下,Ca2+易与磷酸盐形成磷酸钙并在铁氧化物表面发生沉积,严重影响铁氧化物对磷酸盐的去除与循环使用。
       近期,潘丙才教授课题组将水合氧化铁负载于具有纳米孔结构的毫米尺寸交联聚苯乙烯球内,制备出可规模化生产与应用的纳米复合材料,并探究了Ca2+对此类铁系纳米复合材料除磷性能的影响。研究首次发现,在这样特殊纳米限域体系内,Ca2+对纳米水合氧化铁除磷不仅没有传统的抑制作用,反而具有显著的增强作用。进一步研究表明这主要是由于在纳米限域体系内,氧化铁吸附除磷、磷酸钙及羟基磷灰石形成这两个过程实现了分区间独立进行,从而减缓甚至消除Ca2+在氧化铁除磷过程中的抑制作用;另一方面,Ca2+可通过形成多元复合物强化磷的去除。这一工作对于研究纳米限域体系中污染物净化可能存在的特殊物理化学过程具有重要的启示意义。
图1. Ca2+增强HFO@201除磷再生性能,左:摇瓶实验,右:柱实验

图2. Ca2+对HFO@201除磷吸附-再生过程作用机理示意图

       上述研究成果近日在线发表于环境学科国际知名期刊Environmental Science & Technology (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05177)。张延扬博士为该论文第一作者,潘丙才教授为论文通讯作者,硕士生佘新伟、高翔等对论文完成做出重要贡献,为论文共同作者。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和江苏省自然科学基金的资助。

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