环境学院王毅力教授课题组完成的研究论文“Synchronously construction of hierarchical porous channels and cationic surface charge on lanthanum-hydrogel for rapid phosphorus removal”,发表在环境领域TOP期刊《Environmental Research》(IF="8.3)上,论文第一作者为环境学院硕士研究生汪思颖,北京林业大学为第一完成单位。
磷(P)是一种不可再生的矿物质营养物质,对生物体的生长和生态系统的正常运行至关重要,但易引发富营养化问题和生态风险。吸附技术以其操作简单、成本低、去除效率高等优点被广泛应用于水体中P的去除。负载镧的磁性阳离子水凝胶作为一种新型吸附剂,具有静电吸引和配体交换的双功能活性位点,在吸附除P方面具有广阔的应用前景。然而,前期研究发现,长时间的吸附不利于后续的解吸。因此,王毅力教授课题组在载镧磁性阳离子水凝胶上同步构建了分级多孔通道和阳离子表面电荷,研发出一种多孔磁性三元复合载镧阳离子水凝胶(p-MTCH-La(OH)3),以实现快速除磷。研究发现,多孔结构有利于La(OH)3的负载与分散,增强的表面正电荷可强化静电吸引作用,并有利于该吸附形态P的解吸。通过静电作用屏蔽间接分析,明确了在前30分钟的快速吸附阶段,静电吸引作用对P吸附量的贡献为17.5%-46.7%,且这部分吸附P的碱性溶液解吸率为92.8%。基于p-MTCH-La(OH)3吸附剂在吸附过程中P吸附量、颗粒表面P形态及物种的动态变化规律,提出快速(1 ~ 2 h)不饱和吸附-再生-循环使用的适用方案。
该项工作得到了国家重点研发计划项目(No.2017YFC0505303)、国家自然科学基金项目(No.51978054、No.52100095和No.52170122)和北京市教委资助项目(No. GJJXK210102)的资助。