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    改性煤矸石基沸石分子筛动态吸附-电化学再生循环处理含磷工业废水

    更新日期:2026-05-20 11:54

      水体中过量的磷是导致富营养化的主要元凶,而磷本身又是不可再生的战略性矿产资源。从工业废水中吸附回收磷,具有环境与经济的双重意义。然而,传统吸附法的瓶颈在于吸附剂再生。使用强碱或强酸溶液洗脱吸附的磷,不仅消耗大量化学品,产生高盐再生废液,而且再生液中的磷浓度仍然较低,后续回收困难。电化学再生,通过向吸附饱和的吸附剂施加电场,利用界面pH的剧烈变化,将吸附的磷酸根离子无化学药剂地解吸下来,是一种极其诱人的绿色再生方案。



      本研究首先以大宗工业固废煤矸石为硅铝源,通过碱熔-水热晶化法合成了NaA型沸石分子筛,并采用镧盐浸渍-焙烧法进行表面改性,负载了对磷有强亲和力的水合氧化镧纳米颗粒。改性后的分子筛(La-Z)对磷的吸附容量达到45mg P/g。将La-Z填充于一个可通电的吸附柱中,处理含磷5mg/L的模拟工业废水。当吸附穿透后,切换为电化学再生模式,以沸石填充床作为阴极。电解水在阴极产生大量OH⁻,导致吸附剂孔道内局部pH急剧升高至12以上,磷酸根被OH⁻置换,高效解吸至循环的少量再生液中。



      实验结果显示,在优化电场强度(5V/cm)下,该电化学再生法对La-Z上磷酸根的脱附效率超过85%,再生液中磷的浓度是原废水的25倍以上(>125mg/L),非常适合作为鸟粪石结晶法回收磷的原料。经过8个“吸附-电化学再生”循环,La-Z的吸附容量保持率在90%以上。整个再生过程仅消耗电能(每再生1kg La-Z约耗电0.5kWh),不使用任何酸、碱、盐化学试剂,真正实现了吸附剂的绿色再生和磷的同步浓缩。该研究为工业废水中磷的高效去除与资源化回收提供了一整套闭环技术方案。