Phoslock?鎖磷劑工程應用二十周年特輯——文獻解讀（14）
Phoslock?鎖磷劑自2000s首次參與工程應用以來，一直受到國內外廣大科研工作者及水環境工作者的關注，并在國內外學術期刊發表了逾百篇學術論文。目前學者們對該技術產品的研究已經涉及除磷效果、沉積物修復、影響因素、生態安全、深度開發等多個領域。
2022年，在該技術產品全球應用20周年之際，PET中國團隊將針對熱點關注話題，甄選文獻加以解讀分享，以便于廣大科研工作者和水環境工作者深入了解Phoslock?鎖磷劑的學術背景及差異化特性。
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本期，針對“Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）應用于水產養殖尾水降磷”的話題，向大家分享文獻如下：
文章題目：Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）有效去除水產養殖尾水中磷酸鹽的潛力
發表期刊：Environmental Science And Pollution Research
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2021年影響因子/JCR分區：4.223/Q2
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研究亮點：
一、在磷酸鹽標準溶液和水產養殖尾水中進行了批量實驗，驗證Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）降低水產養殖尾水中溶解性磷（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）實驗發現，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94%)。
三、Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）可設計用于水產養殖尾水高效除磷的處理工藝。
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研究背景：
工業廢水和農業面源污染導致河流、湖泊、海洋受到污染，進而使水體中營養物質的濃度增高，如碳、氮和磷。高濃度磷酸鹽是促成湖泊富營養化、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養殖尾水中磷酸鹽的有效方法。
然而，當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，水產養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養殖戶缺乏有效的降磷方法所導致的，在某些情況下，為了使魚類獲得較佳的生長發育環境和維持酸堿平衡，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境的健康，有必要解決水產養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。
鑭可以與磷酸鹽結合且鑭對磷酸鹽的沉淀效果優于鋁或鐵鹽。這種結合效率在較大的pH范圍(4.5-8.5)內保持不變。澳大利亞聯邦科學和工業研究組織開發了一種Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土），用于去除水體中過剩的磷。實驗室和工程應用已經證明了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、螯合水產養殖尾水中的磷酸鹽，目前相關研究較少。本研究揭示了Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）去除水產養殖尾水中過剩磷酸鹽的效率。
材料與方法：
1.水產養殖尾水中磷酸鹽吸附動力學測定
BDan養魚場(以色列;北緯31°30′，東經34°45′)，是一個養殖鱘魚、鯉魚、羅非魚的集約化漁場，每年產生總磷約4000kg。實驗采用不同質量的Phoslock?鎖磷劑:100、200和400mg，分別代表相對于磷酸鹽質量50、100和200倍的用量。采集600毫升的魚塘水體置于1000毫升的玻璃燒瓶內進行實驗，設置三組平行實驗。在室溫下，使用攪拌器以150轉/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.水的物理化學參數
所有試驗均采用標準方法。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參數
主要結果：
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)發現，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小時的實驗期間，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果
2.從水產養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%。在整個實驗過程中，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，三個實驗用量均幾乎完全去除了水產養殖尾水中的磷酸鹽。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果
研究結論：
1.應用Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）去除水產養殖尾水中的磷酸鹽是很容易實現的，應用方式簡單，不需要調整pH值，優于其它吸附劑的使用條件。
2. 根據以往的經驗和上述研究的結果，使用Phoslock?鎖磷劑（鑭改性膨潤土）去除水產養殖尾水中的磷酸鹽是一個有效的解決方案，其實施便捷且具有更廣泛的操作條件 (溫度，pH值等)。
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