废水除磷的方法有哪些？
从废水中去除磷的方法有哪些？
目前，废水除磷的方法有化学沉淀法、电解法、微生物法、水生生物法、物理吸附法、土壤处理法和膜技术处理法。其中，吸附法因其容量大、能耗低、废染少、去除回收快等优点，在除磷方面得到了广泛的应用。单一材料直接吸附磷的研究已经成熟，主要研究方向已转向材料改性后磷的吸附，以及改性材料的吸附。
1 吸附除磷的研究现状
1.1 活性炭
近年来，关于利用活性炭进行吸附的研究大多以改性的形式出现，通过增强活性炭的化学吸附能力，可以提高除磷效果。
含铁活性炭具有良好的磷吸附效果与含铁活性炭（AC-Fe）和含铁氧化活性炭（AC/O-Fe）相比，发现经硝酸氧化的活性炭（AC/N-Fe）可携带更多的Fe，从而在活性炭表面形成大量的活性位点，获得比AC-Fe更高的磷吸附效果。其中，AC/N-FeII 的吸附过程。和 AC/N-FeIII 的主要基于表面吸附和晶内扩散，以及 AC/N-FeII。与AC/N-FeIII.相比，具有更强的颗粒内扩散能力和更高的活化能，因此综合结果表明，AC/N-FeII.的磷吸附效果优于AC/N-FeIII。
由于溶液中存在 NO3-、SO42- 和 CO32-，ACF-La 的磷吸附能力会变差。ACF-LaOH 吸附磷的主要机制是配体交换、静电相互作用和 Lewis 酸碱反应。pH 值的升高会削弱配体交换和静电相互作用的能力，增强路易斯酸碱反应的能力，导致综合吸附能力下降。Liu 等[6] 研究了 ACF-LaFe 对磷的吸附，发现 ACF-LaFe 具有较大的净正电荷，使其大吸附容量高于 ACF-LaOH，zui 的大吸附容量在室温下可达 29.44 mg/g，阴离子的共存对磷的吸附有不利影响， 以 F->SO42->NO3->Cl- 的顺序。
1.2 生物质
生物质主要是指自然界中所有可以生长的生物有机物。吸附工程中使用的有机物及其废物是生物质吸附剂。生物质吸附剂具有以下优点：材料成本低，分布广;孔隙率高，表面积大;表层含有较多的羟基，改性简单，与磷酸根离子反应活性高。不溶于水，易分离。近年来，研究的生物质吸附剂包括软体动物壳、蛋壳、甘蔗渣等。
在对初始质量浓度为 10 mg/L 的磷在牡蛎壳中的吸附研究中发现，反应温度从 20 °C 到 30 °C，壳粒径从 590 μm 到 180 μm 提高了牡蛎壳的吸附能力，牡蛎壳具有丰富的吸附位点，比大多数吸附剂更环保。
当烤制废弃蛋壳 （CWE） 吸附磷时，发现在 pH 2~10 时 CWE 对磷的吸附和去除率可大于 99%，吸附剂的 *用量浓度为 2 g/L。其他阴离子的存在对 CWE 对磷的吸附影响不大，由于吸附的磷中含有大量的钙、镁和磷，因此可用作肥料和土壤改良剂。附有氢氧化铁的废蛋壳会快速吸附磷。
改性甘蔗渣对磷的吸附效果发现，含Fe2+的甘蔗渣（0.06 mol/g）比不含Fe2+的甘蔗渣高45%，含Fe2+的羧甲基改性甘蔗渣浓度比未改性甘蔗渣高80%。
1.3 金属（氢氧化物）氧化物
1.3.1 金属氧化物
金属氧化物具有比表面积大、羟基数量多、选择性吸附高等优点。
氧化铁对磷的吸附主要是通过球形表面的静电吸附和球内络合的化学吸附。当磷的初始质量浓度为2~20 mg/L，吸附剂质量浓度为0.6 g/L，反应时间为24 h时，磷的最大吸附量为5.03 mg/g，pH=11.1时吸附量急剧下降至0.33 mg/g。
当研究水合氧化锆的磷吸附时，发现当温度从 25 °C 升高到 65 °C 时，吸附容量从 53 mg/g 增加到 67 mg/g，并在 12 h 达到吸附平衡，在 pH=12 时可解吸约 74% 的磷。氧化锆纳米颗粒对磷的吸附速率非常快，在 pH=6.2 时吸附容量可达 99.01 mg/g，是吸附容量较高的吸附剂之一，高浓度共存阴离子对磷的吸附影响很小，适宜的吸附 pH 值为 2~6， 当 pH 值超过 7 时，吸附能力急剧下降。
1.3.2 水滑石
Huang等[15]发现，当磷的初始质量浓度为25~100 mg/L时，吸附平衡可在30 min内达到，除磷率超过99%。-CO3水滑石对磷具有较高的选择性吸附作用，离子在吸附溶液中的顺序为HPO42->>SO42->Cl-， NO3-，这是由于磷酸根离子和层间 Zr（IV.） 离子之间的络复杂反应。
ZnAl-2-300水滑石吸附磷的效果表明，当废污泥脱水液温度从25 °C升高到30 °C时，水滑石对磷的吸附能力显著增加，当水温继续升高到50 °C时，水滑石的吸附能力下降到25 °C的水平。 焙烧 ZnAl 水滑石会增加表面积和孔隙率，并在 300 °C 时增加除磷效果*，并在 600 °C 时变成尖晶石，从而减少表面积。
胶体水滑石纳米片在 pH 值 4.5~11 范围内具有良好的除磷效果，吸附磷后的吸附剂可用作普通海藻石莼的生长肥料。
1.4 硅基介孔分子筛
粉煤灰一锅法制备MCM-41磷吸附研究表明，在pH=10时，MCM-41-CFA-10具有0.98 cm3/g的大空隙体积、1 020 m2/g的高比表面积和较低的n（Si）∶n（Al），在25 °C下的吸附容量为64.2 mg/g。 高于 SBA-15 （53.5 mg/g）、MCM-41 （31.1 mg/g） 和硅藻土 （62.7 mg/g） 应较大。Zhang等[21]发现，吸附剂的吸附速率和吸附容量都很高，吸附剂的吸附容量为54.3 mg/g，pH 3.0~7.0是吸附反应的适当pH值，溶液中Cl-和NO3-的存在对除磷影响不大， 而 F- 和 SO42- 的存在具有显着影响。
与纯、氨基功能化和共缩合的 SBA-15 相比，发现它们的大吸附量分别为 2.018、59.890 和 69.970 mg/g，而附着在内孔表面的氨基带来的强化学亲和力是纯 SBA-15 吸附容量较高的原因。
1.5 粘土矿物
粘土矿物是构成粘土石和土壤的主要矿物。它们是一些含铝的镁基含水硅酸盐矿物，是各种土壤和沉积物的主要成分，其结构特征是含水层状结构。吸附工程中常用的粘土矿物有高岭石、膨润土、蛭石、凹凸棒石和鹿沼泽等。
研究了盐酸和煅烧高岭土对磷的吸附作用，发现盐酸改性高岭土的表面积会增加，从而暴露出大量的Al、Si等活性点，磷的吸附能力会变得更强，初始质量浓度为9%的酸改性高岭土会将磷吸附在初始质量为25 mL的溶液中浓度为 20 mg/L，去除率为 81.8%，500 °C 煅烧改性高岭土中的 Al 元素呈现活化状态。溶液中磷的去除率可达99.5%。与未改性、煅烧改性和酸改性高岭石相比，发现酸改性高岭石具有最大的吸附磷能力，加入少量高岭土可大大降低溶液中的磷酸盐含量。
镧改性膨润土对淡水和盐水中磷的吸附表明，当 pH 超过 8.1 时，膨润土与磷的结合能力受到很大影响，并且由于 CO32- 在硬水中溶解度高，这种影响在硬水中更为明显。磷初始质量浓度为10 mg/L，pH=9,500 °C煅烧改性膨润土的除磷率可达92.77%，残余磷浓度为0.47 mg/L，达到废水综合排放一级A级标准。
当发现La（OH）3改性蛭石的磷吸附时，蛭石在25 °C下的吸附量为79.6 mg/g，用改性蛭石处理2 mg/L低浓度磷酸盐的二次流出物，使磷的质量浓度降至50 μg/L以下，可在10 min内达到97.9%的除磷率， 溶液中 F-、Cl-、NO3- 和 SO42- 的存在对除磷的影响可以忽略不计，但 0.1 mol/ CO32- 的存在使除磷率降低到 54.3%。在研究煅烧温度对凹凸棒石磷吸附的影响时，发现在 200~900 °C 的煅烧温度下，在 700 °C 煅烧的凹凸棒土具有 5.2 mg/g 的大吸附容量。磷在鹿沼土中的吸附实验表明，吸附过程中前 110 min 进行快速反应，110 min 至 24 h 以上后进行慢反应，最大吸附容量为 2.13 mg/g。
1.6 其他
除上述类型的吸附剂外，铁矿石、石墨烯和凝胶也可用作除磷的吸附剂。黄铁矿对磷酸盐的吸附实验发现，在 pH=4 时，zui 的大吸附容量为 104.8 mg/g。pH=7 时的吸附容量也为 77.8 mg/g。该吸附剂可直接用于市政污水（pH 6.5~7.3）的处理，溶液中存在Cl-、NO3-、SO42-对除磷作用不大。当研究磁铁矿-针铁矿混合物上磷的吸附情况时，发现当初始磷浓度为 51.8 mg/L，pH=2，磁铁矿-针铁矿混合物为 10 g/L 时，溶液中磷的去除率达到 94.16%。在初始磷浓度为 100 mg/L，温度为 30 °C 时，石墨烯的磷吸附量达到 89.37 mg/gCu 吸附的水凝胶直接用于磷吸附，无需任何处理，发现凝胶在 pH=6.1 时具有 87.62 mg/g 的磷吸附量， 共存阴离子对除磷效果的影响顺序为->SO42->HCO3->Cl->NO3-，前两者影响较大，后两者影响较小。
吸附式除磷技术与其他除磷技术相比，具有容量大、能耗低、废污小、去除回收快等优点，但也存在许多缺点：离子共存对改性活性炭的除磷效果显著;生物质的吸附容量小;pH 值的变化对金属氧化物的吸附能力影响很大。几种特定的阴离子对硅基介孔沸石有很大影响。粘土矿物一般存在吸附能力小的缺陷。因此，在未来吸附除磷的研究中，有几个方面值得深入探讨：（1）要考虑到上述不足，选择合适的改性方法;（2）对于改性吸附原理的研究，目前的研究主要集中在去除效果上，缺乏系统、全面地描述除磷原理和过程的理论和模型。（3）对吸附剂的后续处理进行了研究，吸附磷后的后续处理不重视，往往带来二次废污，不利于环保，废弃物可开发成植物肥料或土壤改良剂。随着吸附剂改性的发展和理论研究，吸附法将在废水的除磷和富营养化水的处理中发挥重要作用。