Phoslock?鎖磷劑工程應(yīng)用二十周年特輯——文獻(xiàn)解讀（14）
Phoslock?鎖磷劑自2000s首次參與工程應(yīng)用以來，一直受到國內(nèi)外廣大科研工作者及水環(huán)境工作者的關(guān)注，并在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了逾百篇學(xué)術(shù)論文。目前學(xué)者們對該技術(shù)產(chǎn)品的研究已經(jīng)涉及除磷效果、沉積物修復(fù)、影響因素、生態(tài)安全、深度開發(fā)等多個領(lǐng)域。
2022年，在該技術(shù)產(chǎn)品全球應(yīng)用20周年之際，PET中國團(tuán)隊(duì)將針對熱點(diǎn)關(guān)注話題，甄選文獻(xiàn)加以解讀分享，以便于廣大科研工作者和水環(huán)境工作者深入了解Phoslock?鎖磷劑的學(xué)術(shù)背景及差異化特性。
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本期，針對“Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水降磷”的話題，向大家分享文獻(xiàn)如下：
文章題目：Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）有效去除水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中磷酸鹽的潛力
發(fā)表期刊：Environmental Science And Pollution Research
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2021年影響因子/JCR分區(qū)：4.223/Q2
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研究亮點(diǎn)：
一、在磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液和水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中進(jìn)行了批量實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）降低水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中溶解性磷（通常以磷酸鹽的形式存在）的能力。
二、通過分別采用相對于磷酸鹽含量50、100和200倍的Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，較高用量的Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）可以更快的去除磷酸鹽(前150分鐘去除率達(dá)94%)。
三、Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）可設(shè)計(jì)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水高效除磷的處理工藝。
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研究背景：
工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)面源污染導(dǎo)致河流、湖泊、海洋受到污染，進(jìn)而使水體中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度增高，如碳、氮和磷。高濃度磷酸鹽是促成湖泊富營養(yǎng)化、藻類大量繁殖和溶解氧(DO)減少的因素之一。因此，科研人員開展了大量研究，試圖找到去除流向湖泊的水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中磷酸鹽的有效方法。
然而，當(dāng)廢水中磷酸鹽的濃度很高時，如何去除磷酸鹽是一個很棘手的問題。例如，水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的磷酸鹽含量通常在0.06至80mg/L之間。如此高的濃度主要是投放餌料以及水產(chǎn)養(yǎng)殖戶缺乏有效的降磷方法所導(dǎo)致的，在某些情況下，為了使魚類獲得較佳的生長發(fā)育環(huán)境和維持酸堿平衡，甚至在魚塘中添加了過量的磷。
因此，為了確保自然水體水環(huán)境的健康，有必要解決水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中高濃度磷酸鹽的問題。以不溶性化合物的形式吸附、螯合、沉淀磷酸鹽是一種簡單、安全、高效和具有成本效益的方法和技術(shù)。
鑭可以與磷酸鹽結(jié)合且鑭對磷酸鹽的沉淀效果優(yōu)于鋁或鐵鹽。這種結(jié)合效率在較大的pH范圍(4.5-8.5)內(nèi)保持不變。澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織開發(fā)了一種Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土），用于去除水體中過剩的磷。實(shí)驗(yàn)室和工程應(yīng)用已經(jīng)證明了Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）在自然水體(如河流、湖泊和水庫)中降低溶解性磷酸鹽的有效性。然而，利用Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）吸附、螯合水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中的磷酸鹽，目前相關(guān)研究較少。本研究揭示了Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）去除水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中過剩磷酸鹽的效率。
材料與方法：
1.水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中磷酸鹽吸附動力學(xué)測定
BDan養(yǎng)魚場(以色列;北緯31°30′，東經(jīng)34°45′)，是一個養(yǎng)殖鱘魚、鯉魚、羅非魚的集約化漁場，每年產(chǎn)生總磷約4000kg。實(shí)驗(yàn)采用不同質(zhì)量的Phoslock?鎖磷劑:100、200和400mg，分別代表相對于磷酸鹽質(zhì)量50、100和200倍的用量。采集600毫升的魚塘水體置于1000毫升的玻璃燒瓶內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)置三組平行實(shí)驗(yàn)。在室溫下，使用攪拌器以150轉(zhuǎn)/分的速度攪拌。每個瓶定期取樣，離心、分析磷酸鹽濃度，以確定不同Phoslock?鎖磷劑用量的去除率。
2.水的物理化學(xué)參數(shù)
所有試驗(yàn)均采用標(biāo)準(zhǔn)方法。采用氯化亞錫比色法，在650nm處測定磷酸鹽濃度。
表1 本研究所用魚塘水的水質(zhì)參數(shù)
主要結(jié)果：
1.吸附等溫線
通過平衡吸附等溫線測試了不同用量Phoslock?鎖磷劑(0、100、200、400mg)發(fā)現(xiàn)，隨著Phoslock?鎖磷劑濃度的增加，磷酸鹽吸收呈近似線性增加(R2=0.9147,p<0.001)因此，Phoslock?鎖磷劑對磷酸鹽的吸附可以用朗繆爾模型來描述。Phoslock?鎖磷劑對磷酸鹽的吸附比為1:92（磷酸鹽:?Phoslock?）。
對照組未添加Phoslock?鎖磷劑，在整個24小時的實(shí)驗(yàn)期間，磷酸鹽濃度只有非常輕微的非顯著變化。
圖1 不同用量(0、100、200、400mg)下，Phoslock?鎖磷劑對磷酸鹽的吸附等溫線結(jié)果
2.從水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中去除磷酸鹽
圖2 為魚塘水體中Phoslock?鎖磷劑對磷酸鹽的吸附結(jié)果。可以看出，在200和400mg用量下吸附速度＊快。30分鐘后，磷酸鹽濃度快速下降，去除率分別為70% 和79%。此外，在加入Phoslock?鎖磷劑150分鐘后，降幅達(dá)94%。然而，100mg用量的吸附相對較慢，在30和372 min后，吸附率分別為35%和94%。在整個實(shí)驗(yàn)過程中，對照處理組保持不變，表明磷酸鹽濃度的降低完全是Phoslock?鎖磷劑的作用。
因此，三個實(shí)驗(yàn)用量均幾乎完全去除了水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中的磷酸鹽。而且，高用量組(200和400 mg)處理更具效率。
圖2 不同用量(0、100、200和400mg)Phoslock?鎖磷劑
對魚塘廢水中磷酸鹽的吸附結(jié)果
研究結(jié)論：
1.應(yīng)用Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）去除水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中的磷酸鹽是很容易實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用方式簡單，不需要調(diào)整pH值，優(yōu)于其它吸附劑的使用條件。
2. 根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和上述研究的結(jié)果，使用Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）去除水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中的磷酸鹽是一個有效的解決方案，其實(shí)施便捷且具有更廣泛的操作條件 (溫度，pH值等)。
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更多內(nèi)容后續(xù)我們會一一分享，敬請期待
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