Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（14）

Phoslock®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来，一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注，并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。

2022年，在该技术产品全球应用20周年之际，PET中国团队将针对热点关注话题，甄选文献加以解读分享，以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock®锁磷剂的学术背景及差异化特性。

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本期，针对“Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）应用于水产养殖尾水降磷”的话题，向大家分享文献如下：

文章题目：Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）有效去除水产养殖尾水中磷酸盐的潜力

发表期刊：Environmental Science And Pollution Research

2021年影响因子/JCR分区：4.223/Q2

研究亮点：

一、在磷酸盐标准溶液和水产养殖尾水中进行了批量实验，验证Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）降低水产养殖尾水中溶解性磷（通常以磷酸盐的形式存在）的能力。

二、通过分别采用相对于磷酸盐含量50、100和200倍的Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）实验发现，较高用量的Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）可以更快的去除磷酸盐(前150分钟去除率达94%)。

三、Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）可设计用于水产养殖尾水高效除磷的处理工艺。

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研究背景：

工业废水和农业面源污染导致河流、湖泊、海洋受到污染，进而使水体中营养物质的浓度增高，如碳、氮和磷。高浓度磷酸盐是促成湖泊富营养化、藻类大量繁殖和溶解氧(DO)减少的因素之一。因此，科研人员开展了大量研究，试图找到去除流向湖泊的水产养殖尾水中磷酸盐的有效方法。

然而，当废水中磷酸盐的浓度很高时，如何去除磷酸盐是一个很棘手的问题。例如，水产养殖尾水的磷酸盐含量通常在0.06至80mg/L之间。如此高的浓度主要是投放饵料以及水产养殖户缺乏有效的降磷方法所导致的，在某些情况下，为了使鱼类获得较佳的生长发育环境和维持酸碱平衡，甚至在鱼塘中添加了过量的磷。

因此，为了确保自然水体水环境的健康，有必要解决水产养殖尾水中高浓度磷酸盐的问题。以不溶性化合物的形式吸附、螯合、沉淀磷酸盐是一种简单、安全、高效和具有成本效益的方法和技术。

镧可以与磷酸盐结合且镧对磷酸盐的沉淀效果优于铝或铁盐。这种结合效率在较大的pH范围(4.5-8.5)内保持不变。澳大利亚联邦科学和工业研究组织开发了一种Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土），用于去除水体中过剩的磷。实验室和工程应用已经证明了Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）在自然水体(如河流、湖泊和水库)中降低溶解性磷酸盐的有效性。然而，利用Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）吸附、螯合水产养殖尾水中的磷酸盐，目前相关研究较少。本研究揭示了Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）去除水产养殖尾水中过剩磷酸盐的效率。

材料与方法：

1.水产养殖尾水中磷酸盐吸附动力学测定

BDan养鱼场(以色列;北纬31°30′，东经34°45′)，是一个养殖鲟鱼、鲤鱼、罗非鱼的集约化渔场，每年产生总磷约4000kg。实验采用不同质量的Phoslock^®锁磷剂:100、200和400mg，分别代表相对于磷酸盐质量50、100和200倍的用量。采集600毫升的鱼塘水体置于1000毫升的玻璃烧瓶内进行实验，设置三组平行实验。在室温下，使用搅拌器以150转/分的速度搅拌。每个瓶定期取样，离心、分析磷酸盐浓度，以确定不同Phoslock^®锁磷剂用量的去除率。

2.水的物理化学参数

所有试验均采用标准方法。采用氯化亚锡比色法，在650nm处测定磷酸盐浓度。

表1 本研究所用鱼塘水的水质参数

主要结果：

1.吸附等温线

通过平衡吸附等温线测试了不同用量Phoslock^®锁磷剂(0、100、200、400mg)发现，随着Phoslock^®锁磷剂浓度的增加，磷酸盐吸收呈近似线性增加(R2=0.9147,p<0.001)因此，Phoslock^®锁磷剂对磷酸盐的吸附可以用朗缪尔模型来描述。Phoslock^®锁磷剂对磷酸盐的吸附比为1:92（磷酸盐: Phoslock^®）。

对照组未添加Phoslock^®锁磷剂，在整个24小时的实验期间，磷酸盐浓度只有非常轻微的非显著变化。

图1 不同用量(0、100、200、400mg)下，Phoslock^®锁磷剂对磷酸盐的吸附等温线结果

2.从水产养殖尾水中去除磷酸盐

图2 为鱼塘水体中Phoslock^®锁磷剂对磷酸盐的吸附结果。可以看出，在200和400mg用量下吸附速度＊快。30分钟后，磷酸盐浓度快速下降，去除率分别为70% 和79%。此外，在加入Phoslock^®锁磷剂150分钟后，降幅达94%。然而，100mg用量的吸附相对较慢，在30和372 min后，吸附率分别为35%和94%。在整个实验过程中，对照处理组保持不变，表明磷酸盐浓度的降低完全是Phoslock^®锁磷剂的作用。

因此，三个实验用量均几乎完全去除了水产养殖尾水中的磷酸盐。而且，高用量组(200和400 mg)处理更具效率。

图2 不同用量(0、100、200和400mg)Phoslock^®锁磷剂

对鱼塘废水中磷酸盐的吸附结果

研究结论：

1.应用Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）去除水产养殖尾水中的磷酸盐是很容易实现的，应用方式简单，不需要调整pH值，优于其它吸附剂的使用条件。

2. 根据以往的经验和上述研究的结果，使用Phoslock^®锁磷剂（镧改性膨润土）去除水产养殖尾水中的磷酸盐是一个有效的解决方案，其实施便捷且具有更广泛的操作条件 (温度，pH值等)。

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更多内容后续我们会一一分享，敬请期待