天然沸石是呈骨架狀結(jié)構(gòu)的多孔性鋁硅酸鹽晶體，具備較高的陽離子交換能力。近年來利用沸石的陽離子交換能力去除水中的氨氮已經(jīng)引起了許多研究人員的關(guān)注。沸石的鋁硅酸鹽骨架表面帶負(fù)電荷，故沸石對水中磷酸根陰離子的吸附能力很差。為提高沸石對水中磷酸鹽的吸附能力，對沸石的表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硎潜匾摹?/p>

磷是一種可以引起地表水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵營養(yǎng)元素。人類所產(chǎn)生的含磷廢水如果不加處理直接排入地表水體，則會引起地表水體中磷濃度增加，從而增加水體發(fā)生富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。因此，有效去除含磷廢水中的磷酸鹽，對于地表水體富營養(yǎng)化防治而言是非常重要的。廢水中磷酸鹽的主要去除方法包括生物法、化學(xué)沉淀法和吸附法等。其中，吸附法被認(rèn)為是一種可以有效去除廢水中磷酸鹽的方法，特別是對廢水中低濃度磷酸鹽的去除更是表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。

一、試驗(yàn)方法

氯化鑭(LaCl3·6H2O)購自某有限公司，為分析純。磷酸二氫鉀(KH2PO4)、抗壞血酸、鉬酸銨、硫酸、碳酸氫鈉、氯化鈉、硫酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、酒石酸銻鉀等藥劑均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，均為分析純試劑。天然沸石產(chǎn)自河北省圍場縣。X射線衍射分析結(jié)果表明，該天然沸石的主要礦物成分為斜發(fā)沸石、絲光沸石和二氧化硅。實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水。

本研究所用天然沸石主要由Si、O、Al、K、Ca和Na等化學(xué)元素所組成。表1為不同沉淀pH值條件下制備的鑭-沸石復(fù)合材料的化學(xué)元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。從中可見，鑭-沸石復(fù)合材料不僅包含天然沸石的化學(xué)元素組成，而且還包含鑭元素。這說明采用本研究所用的方法已經(jīng)成功制備得到了鑭-沸石復(fù)合材料。

由圖1可見，鑭-沸石復(fù)合材料具備較強(qiáng)的緩沖能力;當(dāng)溶液pH值較低(pH＜pHPZC)時，鑭-沸石復(fù)合材料會消耗溶液中H+，導(dǎo)致溶液pH值增加;當(dāng)溶液pH值較高(pH＞pHPZC)時，鑭-沸石復(fù)合材料會消耗溶液中OH－，導(dǎo)致溶液pH值降低。這說明天然沸石適合作為氫氧化鑭的載體材料用來制備高效、經(jīng)濟(jì)的除磷吸附劑。

另外，鑭-沸石復(fù)合材料對水中磷酸鹽的單位吸附量隨吸附劑投加量的增加而降低。這主要是因?yàn)楫?dāng)溶液體積和濃度保持不變時，隨著吸附劑投加量的增多，吸附劑表面上處于不飽和的位點(diǎn)也會增多，因此單位吸附量隨之下降。

當(dāng)制備復(fù)合材料時沉淀pH值為5～7或13時，復(fù)合材料對水中磷酸鹽的吸附能力較差;當(dāng)沉淀pH值控制為9～12，復(fù)合材料對水中磷酸鹽的吸附能力較好，且當(dāng)沉淀pH值由9增加到11時，復(fù)合材料的吸磷能力明顯增加，繼續(xù)增加pH值由11到12時，復(fù)合材料的吸磷能力基本不變。