LDH基磁性生物炭对磷酸盐的吸附特性及其在实际污染水体修复中的应用

摘要

针对我国水体污染“磷”超标及其污染治理困难的问题，采用典型农林废弃物-竹屑为原料，以铁氧化物为前驱体，并与层状双金属氢氧化物（Layered double hydroxide,LDH）复合负载，利用水热法制备了一种新型LDH基磁性生物炭复合材料（Ferrite-LDH modified biochar composite,FLBC），并通过批量平衡试验及SEM-EDS、XPS等技术，探究其对磷酸盐吸附性能及实际污染水体磷的去除效果与机制。结果表明：吸附动力学试验显示FLBC在240 min内可达吸附平衡，最大吸附容量达93.92 mg/g，吸附容量是未改性生物炭的3.7倍；吸附过程符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型，表现为单层化学吸附特征；材料经3次吸附–解吸循环后，吸附容量依然保持56.8%的去除能力，显示出良好的稳定性与可重复使用性。此外，XPS等技术分析的结果表明FLBC对磷的吸附行为主要与金属配位、络合沉淀、静电吸附及离子交换等多重机制有关。最后，将FLBC应用于北京市典型地表水体官厅水库等的磷污染水样中，相应的磷去除率高达85.7%，水质明显改善，证实了FLBC在水体磷污染治理中具有良好的应用潜力与前景。

关键词

LDH / 生物炭 / 磷酸盐 / 吸附 / 水污染 / 机理