關(guān)鍵詞：除磷劑；化學(xué)還原；吸附；氧化；富營(yíng)養(yǎng)化

1. 引言

磷是生物體必需的營(yíng)養(yǎng)元素，但過(guò)量磷進(jìn)入水體會(huì)導(dǎo)致藻類大量繁殖，引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化，破壞生態(tài)平衡。目前，除磷技術(shù)主要包括生物法、化學(xué)法和物理法，其中化學(xué)法因操作簡(jiǎn)便、效率高而被廣泛應(yīng)用。除磷劑通過(guò)化學(xué)沉淀、吸附、氧化還原等作用去除水體中的磷，其效果受藥劑種類、水體環(huán)境條件等因素影響。本文重點(diǎn)探討除磷劑對(duì)磷的化學(xué)還原、吸附及氧化作用機(jī)制，并分析其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)化策略。

2. 除磷劑的種類及作用機(jī)制

2.1 化學(xué)還原除磷

化學(xué)還原法主要用于去除高價(jià)態(tài)磷（如正磷酸鹽），通過(guò)還原劑將高價(jià)磷轉(zhuǎn)化為低價(jià)態(tài)或難溶性沉淀。常見(jiàn)的還原性除磷劑包括：

• 亞鐵鹽（Fe²?）：在酸性條件下，F(xiàn)e²?可將部分磷酸鹽還原為亞磷酸鹽，同時(shí)生成Fe?(PO?)?沉淀。

• 零價(jià)鐵（Fe?）：具有強(qiáng)還原性，可通過(guò)電子轉(zhuǎn)移將PO?³?轉(zhuǎn)化為不溶性磷酸鐵，并吸附去除。

2.2 吸附除磷

吸附法依賴除磷劑表面的活性位點(diǎn)與磷酸根離子的結(jié)合作用，主要包括：

• 金屬氧化物（如Fe?O?、Al?O?）：通過(guò)配位交換吸附磷酸鹽。

• 鑭系化合物（如La?O?、La(OH)?）：對(duì)磷酸根具有高選擇性吸附能力。

• 生物炭及改性材料：通過(guò)表面官能團(tuán)（如—OH、—COOH）增強(qiáng)吸附性能。

2.3 氧化除磷

氧化法主要用于降解有機(jī)磷（如農(nóng)藥、洗滌劑中的磷），常見(jiàn)氧化劑包括：

• 過(guò)硫酸鹽（PS, PMS）：在活化條件下產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基（SO??·、·OH），分解有機(jī)磷為無(wú)機(jī)磷酸鹽，再通過(guò)沉淀去除。

• 臭氧（O?）：直接氧化有機(jī)磷，并促進(jìn)混凝沉淀。

3. 影響除磷效果的關(guān)鍵因素

3.1 pH值

• 鐵鹽、鋁鹽：最佳pH范圍為5.0~6.5，酸性過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致金屬離子溶解，堿性過(guò)強(qiáng)則生成氫氧化物膠體，降低沉淀效率。

• 鈣鹽：適宜pH>9，形成羥基磷灰石（Ca??(PO?)?(OH)?）。

• 鑭系除磷劑：在寬pH范圍（4~10）內(nèi)均有效。

3.2 溫度

• 溫度升高通常促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速率，但過(guò)高溫度（>40℃）可能破壞吸附劑結(jié)構(gòu)。

3.3 共存離子

• 陰離子（Cl?、SO?²?）：競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)，降低除磷效率。

• 有機(jī)物（腐殖酸）：可能包裹活性位點(diǎn)，抑制吸附。

4. 應(yīng)用案例及效果分析

4.1 污水處理廠除磷

• 鋁鹽（如PAC）：投加量20~50 mg/L時(shí)，除磷率可達(dá)90%以上。

• 鐵鹽（如FeCl?）：成本低，但易導(dǎo)致出水色度增加。

4.2 湖泊修復(fù)

• 鑭改性膨潤(rùn)土（Phoslock®）：長(zhǎng)期控磷效果顯著，已在美國(guó)、中國(guó)等多個(gè)湖泊應(yīng)用。

4.3 工業(yè)廢水處理

• 電鍍廢水：采用Fe?+H?O?體系，結(jié)合還原與氧化作用，總磷去除率>95%。

5. 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1. 多功能復(fù)合材料：如Fe-Mn氧化物/生物炭，兼具吸附與催化氧化能力。

2. 綠色除磷劑：基于天然礦物或廢棄物（如赤泥、貝殼）的開發(fā)。

3. 智能控釋技術(shù)：緩釋型除磷劑，延長(zhǎng)作用時(shí)間。

6. 結(jié)論

除磷劑通過(guò)化學(xué)還原、吸附和氧化等多種途徑高效去除水體中的磷，其效果受pH、溫度、水質(zhì)等因素影響。未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化材料性能，發(fā)展低成本、環(huán)境友好的除磷技術(shù)，以應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的水體磷污染問(wèn)題。