高岭土—牡蛎壳粉改性材料的制备及其对海水、淡水中氨氮与磷酸盐的去除效果

来源：大连海洋大学学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：杨玉祥, 宋可心, 杨光, 马晓娜, 解思琦, 刘子烁, 冯志华

单位：1.江苏海洋大学 江苏省海洋生物资源与环境重点实验室，江苏 连云港 222005；2.中国科学院深海科学与工程研究所分析测试中心，海南 三亚 572000；3.中国科学院大学，北京 100049；4.江苏海洋大学 江苏省海洋生物产业技术联合创新中心，江苏 连云港 222005；5.江苏海洋大学 自然资源部滨海盐沼湿地生态与资源重点实验室，江苏 连云港 222005

摘要：为实现水中磷酸盐、氨氮的吸附去除，将牡蛎壳粉和高岭土以质量比3∶1比例混合，在不同条件(MgO添加量：0%、2%、4%、8%、12%；温度：0、600、700、800、900、1 000 ℃)下制备并筛选出吸附效果最佳的改性牡蛎壳粉，通过扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、比表面与孔隙度分析仪和X射线衍射仪对改性牡蛎壳粉进行表征。采用动力学模型和等温吸附模型拟合吸附过程，并分析初始pH、吸附柱对改性牡蛎壳粉、磷酸盐和氨氮吸附的影响。结果表明：MgO添加量为8%，煅烧温度为800 ℃时，改性牡蛎壳粉吸附性能最佳，对磷酸盐的去除率分别为91.7%(海水)和82.25%(淡水)，对氨氮的去除率分别为36.67%和47.71%；改性牡蛎壳粉对磷酸盐的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich模型，最大磷酸盐吸附量分别为108.37(海水)、101.99(淡水)mg/g，对氨氮的吸附符合Langmuir模型，最大氨氮吸附量分别为0.27(海水)、0.38(淡水)mg/g；酸性条件有助于磷酸盐的吸附，中性条件则更利于氨氮的吸附；在吸附柱中改性牡蛎壳粉对氨氮和磷酸盐的吸附量分别为 0.12、78.95 mg/g(海水)和0.17、70.34 mg/g(淡水)；应用其处理入海口污水中磷酸盐和氨氮，去除率分别为96.83%、9.7%，出水达到Ⅰ类水标准。研究表明，改性牡蛎壳粉成本低，具有高效去除水中磷酸盐和氨氮的应用潜力。

关键词：高岭土,牡蛎壳粉,氨氮吸附,磷酸盐吸附,海水,动力学

基金资助：江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究重大项目(22KJA170001)；连云港市第六期“521 工程”科研项目(LYG06521202265)；连云港市重点研发计划(社会发展) (SF2336)；中国博士后科学基金(2022M721398)；江苏海洋大学研究生科研与实践创新计划项目(KYCX2022-62)