環境學院王毅力教授課題組完成的研究論文“Synchronously construction of hierarchical porous channels and cationic surface charge on lanthanum-hydrogel for rapid phosphorus removal”,發表在環境領域TOP期刊《Environmental Research》(IF="8.3)上,論文第一作者為環境學院碩士研究生汪思穎,北京林業大學為第一完成單位。
磷(P)是一種不可再生的礦物質營養物質,對生物體的生長和生態系統的正常運行至關重要,但易引發富營養化問題和生態風險。吸附技術以其操作簡單、成本低、去除效率高等優點被廣泛應用于水體中P的去除。負載鑭的磁性陽離子水凝膠作為一種新型吸附劑,具有靜電吸引和配體交換的雙功能活性位點,在吸附除P方面具有廣闊的應用前景。然而,前期研究發現,長時間的吸附不利于后續的解吸。因此,王毅力教授課題組在載鑭磁性陽離子水凝膠上同步構建了分級多孔通道和陽離子表面電荷,研發出一種多孔磁性三元復合載鑭陽離子水凝膠(p-MTCH-La(OH)3),以實現快速除磷。研究發現,多孔結構有利于La(OH)3的負載與分散,增強的表面正電荷可強化靜電吸引作用,并有利于該吸附形態P的解吸。通過靜電作用屏蔽間接分析,明確了在前30分鐘的快速吸附階段,靜電吸引作用對P吸附量的貢獻為17.5%-46.7%,且這部分吸附P的堿性溶液解吸率為92.8%。基于p-MTCH-La(OH)3吸附劑在吸附過程中P吸附量、顆粒表面P形態及物種的動態變化規律,提出快速(1 ~ 2 h)不飽和吸附-再生-循環使用的適用方案。

該項工作得到了國家重點研發計劃項目(No.2017YFC0505303)、國家自然科學基金項目(No.51978054、No.52100095和No.52170122)和北京市教委資助項目(No. GJJXK210102)的資助。