镁盐改性凹凸棒土颗粒制备优化及磷吸附特性

doi:10.11894/iwt.2020-0891

镁盐改性凹凸棒土颗粒制备优化及磷吸附特性

陆谢娟^,¹, 童山原¹, 冯璐², 毛娟¹, 吴晓晖¹, 史诗乐²

Optimization of preparation of magnesium salt modified attapulgite particles and adsorption characteristics of phosphate

Lu Xiejuan^,¹, Tong Shanyuan¹, Feng Lu², Mao Juan¹, Wu Xiaohui¹, Shi Shile²

收稿日期: 2021-03-8

基金资助:

国家重点研发计划项目. 2016YFC0400704

Received: 2021-03-8

作者简介 About authors

陆谢娟(1972-),博士,讲师电话:18971086425,E-mail:xiejuan_lu@163.com , E-mail：xiejuan_lu@163.com

Abstract

The modified attapulgite particles(Mg-TAP) were prepared by magnesium salt modification and calcination modification. The optimum preparation conditions were determined by orthogonal experiments design, which were 40% of MgCl₂ mass fraction, 500℃ of calcination temperature, particle size ranging from 1.0 to 2.0 mm. The prepared materials were analyzed through XRF, XRD, FTIR etc. The adsorption mechanism of Mg-TAP for phosphate was studied by isothermal adsorption experiments. The results showed that modification with magnesium solution could increase the content of alkali metal ions in attapulgite crystals, and improve the capacity of ions exchange. High temperature calcination removed portion of crystal water from attapulgite, which resulted in an enhancement of specific surface area. Meanwhile, active metal oxides, such as MgO and CaO, were formed, and the precipitation of MgHPO₄ and Ca₃(PO₄)₂ was formed with phosphate in water. The adsorption of phosphate onto Mg-TAP was proposed as monolayer adsorption, and the maximum equilibrium adsorption amount was 16.41 mg/g.

Keywords： magnesium modification ; calcination modification ; attapulgite particles ; phosphorus removal ; adsorption

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本文引用格式

陆谢娟, 童山原, 冯璐, 毛娟, 吴晓晖, 史诗乐. 镁盐改性凹凸棒土颗粒制备优化及磷吸附特性. 工业水处理[J], 2021, 41(6): 179-185 doi:10.11894/iwt.2020-0891

Lu Xiejuan. Optimization of preparation of magnesium salt modified attapulgite particles and adsorption characteristics of phosphate. Industrial Water Treatment[J], 2021, 41(6): 179-185 doi:10.11894/iwt.2020-0891

近几十年，随着我国经济的高速发展，产生了大量生活污水和工业废水。由于存在未经有效处理即直接排放的问题，加之农业生产过量施肥导致磷流失等原因，不可避免地造成氮磷等污染物超负荷进入自然水体，导致河流和湖泊等天然水体的富营养化，成为现今最主要的水体污染问题。磷是制约许多藻类生长的限制因素，即使水体中仅含有微量的磷也会引起富营养化，因此有效控制并去除水体中的磷显得越发重要^〔1〕。目前，国内外去除水体中磷的主要方法有吸附法、化学沉淀法、生物法和离子交换法等，其中，吸附法因具有工艺简单、操作简便、去除效果好等优点而得到广泛应用^〔2〕。

常见的除磷吸附剂有人工合成吸附剂、废弃物类、天然黏土类及其改性吸附材料，其中，天然矿物黏土（如白云石、膨润土和凹凸棒土等）因具有原料来源广泛、比表面积大、成本低廉等特性，已被广泛应用到吸附除磷的研究中。凹凸棒土是一种富镁铝硅酸盐类黏土矿物，其结构为独特的层链状，具有较强的阳离子交换能力、较大的表面积和表面活性位点，对吸附质有很强的物理化学吸附作用^〔3〕。但是，其对磷的吸附容量不大，国内外学者大多通过煅烧活化、酸活化、盐改性和负载金属离子等来提高其吸附性能^〔4-8〕。国内外对改性凹凸棒土除磷的研究主要集中于粉末状改性凹凸棒土，极少有学者对改性凹凸棒土颗粒除磷进行研究。本研究对天然凹凸棒土进行镁盐改性和煅烧改性，并将其颗粒化，避免了粉末态改性凹凸棒土难以固液分离的问题。通过正交试验确定了最优改性条件，并通过材料表征和等温吸附试验探讨了改性凹凸棒土颗粒的除磷性能和吸附机理。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试剂

试验所用凹凸棒土产于江苏省盱眙县。将其用去离子水进行清洗，去除底部沙质后，置于105 ℃烘箱中烘干。用破碎机破碎，过0.1 mm筛，得到原凹凸棒土，命名为AP。

采用磷酸二氢钾（KH₂PO₄，分析纯）配制不同浓度的含磷水溶液作为试验用水。试验中所有试剂均采用国药集团化学试剂有限公司的分析纯药品与去离子水配制而成。

1.2 试验方法

1.2.1 改性凹凸棒土材料制备

将粉末状凹凸棒土AP与一定浓度的MgCl₂溶液以1（g）: 5（mL）的固液比混合均匀，置于空气摇床中，在25 ℃和160 r/min的条件下震荡反应24 h。用去离子水离心清洗数次，然后置于105 ℃烘箱中烘干。研磨，过0.1 mm标准筛，制得MgCl₂改性凹凸棒土粉末，记为Mg-AP。

取Mg-AP放入马弗炉中，在一定温度下煅烧0.5 h。冷却，加入适量的去离子水形成块状，然后置于105 ℃烘箱中烘干。破碎成细小颗粒，用标准筛筛分出不同粒径的颗粒，即得镁盐改性煅烧凹凸棒土颗粒，记为Mg-TAP。

未改性粉末凹凸棒土AP、饱和MgCl₂溶液改性后所得凹凸棒土粉末Mg-AP在不同温度下煅烧后所得产物对磷的吸附量如表 1所示。吸附剂投加量5 g/L，温度25 ℃，含磷水溶液的质量浓度50 mg/L，pH 7.0。

表1 改性前后凹凸棒土煅烧材料对磷的吸附量

煅烧温度/℃	105(烘干）	300	400	500	600	700	800
AP吸附量/(mg.g^-1)	0.79	1.14	2.72	3.66	6.39	5.88	2.84
Mg-AP吸附量/(mg.g^-1)	0.64	8.64	8.85	9.45	9.26	5.15	1.78

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为确定最优改性条件，选取MgCl₂质量分数、煅烧温度和颗粒粒径为影响因素，设计3因素3水平正交试验，煅烧温度的选取基于表 1的实验结果。正交试验因素水平如表 2所示。

表2 3因素3水平正交试验设计

因素	A MgCl₂质量分数/%	B 煅烧温度/℃	C 颗粒粒径/mm
1	20	400	0.5-1.0
2	30	500	1.0-2.0
3	40	600	2.0-3.0

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1.2.2 磷吸附试验

将0.2 g不同改性凹凸棒土分别加至40 mL 50 mg/L（以磷计）的磷溶液中（pH为7.0），置于空气摇床中，在25 ℃和160 r/min的条件下吸附反应24 h。取上清液用0.45 μm滤头过滤后，采用钼锑抗分光光度法测定磷含量，计算吸附量和吸附过程中的吸附材料的质量损失率，评价吸附材料的吸附性能和稳定性。

1.2.3 改性凹凸棒土材料表征

对制备的吸附材料采用EAGLE Ⅲ荧光探针仪（美国伊达克斯有限公司）进行XRF表征，采用XRD-7000射线衍射仪（日本岛津公司）进行XRD表征，采用VERTEX70型傅立叶红外光谱仪（德国Bruker公司）进行FTIR表征，采用Tristar Ⅱ 3020全自动比表面积分析仪（美国Micromeritics Instrument Corporation）进行BET表征。

1.2.4 吸附动力学试验

取500 mL磷质量浓度分别为5、20、50 mg/L的KH₂PO₄溶液，调节pH=7，然后分别加入2.5 g Mg-TAP按1.2.2进行吸附试验。在不同的时间下取样，用0.45 μm滤头过滤后，测定磷含量。

1.2.5 等温吸附试验

分别取0.2 g Mg-TAP，投加至40 mL磷质量浓度分别为1、5、10、20、50、100、150、200、300、400、500 mg/L的KH₂PO₄溶液中按1.2.2进行吸附试验。吸附反应24 h后，取上清液用0.45 μm滤头过滤后，测定磷含量。

2 结果与讨论

2.1 优化改性条件正交试验结果分析

正交试验结果和方差分析分别见表 3和表 4。

表3 正交试验结果

组别		A	B	C	空白	吸附量/(mg.g^-1)	质量损失率/%
1		1	1	1	1	3.11	22.23
2		1	2	2	2	4.69	6.10
3		1	3	3	3	4.32	1.38
4		2	1	2	3	4.72	22.60
5		2	2	3	1	5.62	0.45
6		2	3	1	2	7.53	5.60
7		3	1	3	2	5.03	14.90
8		3	2	1	3	8.15	5.95
9		3	3	2	1	6.49	2.90
吸附量	K₁	12.12	12.86	18.79	15.22
	K₂	17.86	18.46	15.90	17.25
	K₃	19.67	18.34	14.97	17.18
	R	7.55	5.6	3.82	2.03
质量损失率	K₁	29.71	59.73	33.78	25.58
	K₂	28.65	12.50	31.60	26.60
	K₃	23.75	9.88	16.73	29.93
	R	5.96	49.85	17.05	4.35

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表4 正交试验方差分析

指标	方差来源	偏平方和	自由度	均方和	F值显著性	显著性
吸附量	A	10.34	2	5.17	11.62	*
	B	6.82	2	3.41	7.06
	C	2.64	2	1.32	2.97
	误差	0.89	2	0.45
质量损失率	A	6.74	2	3.37	1.78
	B	524.73	2	262.37	151.66	***
	C	57.40	2	28.71	16.60	*
	误差	3.45	2	1.73

注: F值大于F_0.90(9.0), 则有显著影响, 符号"*"、"**"、"***"表示显著性程度。

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由表 3可知，影响吸附量的因素主次顺序为MgCl₂质量分数＞煅烧温度＞颗粒粒径，最优组合条件为A₃B₂C₁，即MgCl₂质量分数为40%，煅烧温度500 ℃，颗粒粒径0.5~1.0 mm；影响质量损失率的因素主次顺序为煅烧温度＞颗粒粒径＞MgCl₂质量分数，最优组合条件为A₃B₃C₃，即MgCl₂质量分数为40%，煅烧温度为600 ℃，颗粒粒径为2.0~3.0 mm。

由表 4可知，MgCl₂质量分数对吸附量的影响作用比较显著，煅烧温度和颗粒粒径对吸附量的影响作用不显著。煅烧温度和颗粒粒径对质量损失率的影响作用为显著和比较显著，MgCl₂质量分数对质量损失率的影响作用不显著。综合考虑改性条件对磷的吸附量以及质量损失率的影响，选取较优组合为A₃B₂C₂，即MgCl₂质量分数为40%，煅烧温度为500 ℃，颗粒粒径为1.0~2.0 mm。根据正交优化条件制备Mg-TAP，进行材料表征和等温吸附试验，分析研究其吸附特性。

2.2 改性凹凸棒土的表征分析

2.2.1 XRF分析

AP、Mg-AP和Mg-TAP的XRF表征结果见表 5。

表5 AP尧Mg-AP和Mg-TAP的主要化学组成 %

样品	SiO₂	Al₂O₃	MgO	Fe₂O₃	CaO	K₂O	TiO₂	SO₃	MnO	Cl₂O
AP	70.19	10.98	9.05	3.17	4.89	0.87	0.52	0.09	0.07	0
Mg-AP	63.86	12.08	12.09	6.56	1.59	0.91	0.65	0	0.12	2.14
Mg-TAP	62.80	12.30	13.17	6.22	1.86	0.97	0.62	0	0.06	2.00

注: 各项目数值均以质量分数计。

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由表 5可知，AP经过MgCl₂溶液改性后，SiO₂和Ca²⁺的含量降低，Mg ²⁺含量上升，同时有部分Cl^-进入凹凸棒土中，Al³⁺的含量也有所上升。与Mg-AP相比，Mg-TAP的碱金属离子含量略有增加，其他元素含量均未发生明显变化。可以看出，镁盐改性提高了凹凸棒土中的碱金属离子含量，而这些低价、大半径的阳离子可交换性强^〔9〕，容易脱离到溶液中，从而提高了凹凸棒土的离子交换能力。交换出的碱金属离子和水中磷酸根离子反应生成稳定沉淀，从而提高了对磷的吸附性能^〔10〕。

2.2.2 XRD分析

AP、Mg-AP、Mg-TAP和吸附磷后的Mg-TAP的XRD表征结果见图 1。

图1

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图1 AP、Mg-AP和Mg-TAP的XRD表征结果

p_n-凹凸棒石；q_n-石英；d-白云石；m-氧化镁；c-氧化钙；f_n-氧化铁；m_p-磷酸氢镁；C_p-磷酸钙。

由图 1可以看出，与Mg-AP相比，Mg-TAP中凹凸棒土的特征峰减弱，原因是高温煅烧使凹凸棒石中结晶水部分脱出，导致晶体结构轻微折叠^〔10〕，同时由于热分解，白云石的特征峰消失^〔11〕。Mg-TAP在2θ为42.86°和39.40°处存在较弱的MgO和CaO特征衍射峰。Mg-TAP吸附磷后，MgO和CaO的特征衍射峰消失，说明MgO和CaO在水溶液中发生了反应；在2θ为27.70°和49.42°处出现了MgHPO₄和Ca₃（PO₄）₂的特征峰，说明Mg-TAP吸附磷后形成了MgHPO₄和Ca₃（PO₄）₂的磷酸盐沉淀。原因可能是MgO和CaO与水反应生成了Mg（OH）₂和Ca（OH）₂，溶出的Mg²⁺和Ca²⁺与磷酸根形成了沉淀^〔12〕。

2.2.3 FTIR分析

AP、Mg-AP和Mg-TAP的FTIR表征结果如图 2所示。

图2

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图2 AP、Mg-AP和Mg-TAP的FTIR表征结果

由图 2可知，对于AP，3 612 cm^-1处为O-H与Mg/Al形成的Al-OH-Al和Al-OH-Mg收缩振动峰^〔13〕；3 550 cm^-1处为O-H与Mg/Fe形成的Mg/Fe-OH弯曲振动峰^〔13〕；1 651、1 194、986 cm^-1处为凹凸棒土中八面体中的沸石水以及结构水吸收峰^〔14〕；1 443 cm^-1处为碳酸盐特征吸收峰^〔15〕；1 030、476 cm^-1处的吸收峰是由硅氧四面体中Si-O-Si的收缩振动以及弯曲振动引起^〔16〕。另外，M. Suárez等^〔17〕的研究表明，789、642 cm^-1处的吸收峰是由凹凸棒土结构中硅氧四面体的弯曲振动导致，而Wenchang Yan等^〔18〕的研究表明，789、642 cm^-1处的吸收峰分别为凹凸棒土八面体中AlO的Al-O以及八面体边缘处MgO的Mg-O收缩振动引起。Mg-AP相较AP，其特征峰基本未发生明显变化，说明盐改性未改变凹凸棒土晶体的官能团。而对于Mg-TAP，3 612、3 550 cm^-1处的羟基振动峰消失，1 651、1 194、986 cm^-1处的沸石水和结构水吸收峰减弱甚至消失，表明煅烧降低了凹凸棒土中的含水量，破坏了晶体中由羟基连结的部分官能团，使凹凸棒土的结构发生改变，但没有使凹凸棒土新增官能团。

2.2.4 BET分析

Mg-AP和Mg-TAP的BET测定结果见表 6。

表6 Mg-AP和Mg-TAP比表面积

改性凹土	Mg-AP	Mg-TAP
t-Plot微孔面积/(m²·g^-1)	7.239 5	17.764 0
t-Plot外表面积/(m²·g^-1)	80.312 6	79.799 1
总比表面积/(m²·g^-1)	87.552 1	97.563 1

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由表 6可知，与Mg-AP相比，Mg-TAP的外表面积基本未变，而微孔面积增加。在500 ℃下煅烧后，凹凸棒土中的吸附水丢失，白云石热分解，疏通了内部孔道，从而增加了微孔面积，使总比表面积增加，提升了Mg-TAP的物理吸附作用，使Mg-TAP依靠较大的比表面积在范德华力的作用下将磷酸根吸附于其上^〔19〕。

2.3 吸附动力学

不同初始磷浓度下Mg-TAP对磷的准一级和准二级吸附动力学拟合曲线如图 3所示，Mg-TAP对磷的吸附动力学拟合参数见表 7。

图3

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图3 不同初始磷浓度下Mg-TAP对磷的吸附动力学拟合曲线

表7 Mg-TAP对磷的吸附动力学拟合参数

C₀/(mg·L^-1)	q_{e, exp}/(mg·g^-l)	准一级吸附动力学模型			准二级吸附动力学模型
C₀/(mg·L^-1)	q_{e, exp}/(mg·g^-l)	q_{e, model}/(mg·g^-l)	k₁	R²	q_{e, model}/(mg·g^-l)	k₁	R²
5	0.886 5	0.819 2	0.423 8	0.975 2	0.907 4	0.594 9	0.970 3
20	3.798 1	3.512 7	0.252 6	0.981 0	3.917 9	0.082 0	0.989 6
50	6.719 8	6.271 7	0.142 9	0.966 5	7.134 9	0.024 2	0.986 4

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试验结果表明，初始磷浓度对于Mg-TAP的吸附能力影响较大，初始磷浓度越低，吸附速率越大，吸附达到平衡的时间越短。Mg-TAP对磷的吸附更符合准二级吸附动力学模型，吸附以化学吸附为主^〔20-22〕。

2.4 吸附等温线

Mg-TAP对磷的等温吸附拟合曲线如图 4所示，相应的拟合参数见表 8。

图4

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图4 Mg-TAP对磷的等温吸附拟合曲线（温度25 ℃）

表8 Mg-TAP对磷的等温吸附拟合参数

Freundlich方程	K_F	1/n	R²
q_e=K_FC_e^1/n	2.839 8	0.267 4	0.957 5
Langmuir方程	q_m(mg·g^-1)	b	R²
q_e=bq_mC_e/(1+bC_e)	12.871 6	0.073 2	0.957 5
Langmuir-Freundlich方程	q_m(mg·g^-1)	b	n	R²
q_e=bq_mC_e^1/n/(1+bC_e^1/n)	16.408 9	0.148 5	1.812 74	0.988 7

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试验结果表明，在温度为25 ℃下，随着初始磷浓度的增加，Mg-TAP对磷的吸附量不断上升，并逐渐达到饱和。Mg-TAP对磷的吸附能较好地符合Langmuir-Freundlich吸附等温线模型，Mg-TAP对磷的吸附为单分子层吸附，最大吸附量为16.41 mg/g。

2.5 吸附机理分析

Mg-TAP在不同初始磷浓度下达到吸附平衡后，溶液中剩余的Ca²⁺和Mg²⁺的浓度如图 5所示。

图5

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图5 吸附平衡后溶液中剩余Mg²⁺和Ca²⁺浓度（温度25 ℃）

XRD表征结果表明，在500 ℃下煅烧后，Mg-TAP中产生了MgO和少量的CaO等活性金属氧化物，其在水溶液中反应可生成Mg（OH）₂和Ca（OH）₂，并缓慢释放出Mg²⁺和Ca²⁺，Mg²⁺和Ca²⁺与磷酸根反应形成磷酸盐沉淀于吸附剂表面^〔12〕。由图 5可知，随着平衡磷浓度的增加，溶液中剩余的Ca²⁺、Mg²⁺浓度不断降低，说明溶出的Ca²⁺和Mg²⁺与磷酸根在吸附剂表面形成了磷酸盐沉淀；同时pH不断降低，其原因在于Mg-TAP在吸附磷的过程中，会消耗水溶液中Ca²⁺、Mg²⁺和OH^-^〔23〕，生成磷酸镁、磷酸钙、羟基磷酸镁和羟基磷酸钙等磷酸盐沉淀，初始磷浓度越高，消耗的Ca²⁺、Mg²⁺和OH^-越多，pH会越低。但是Mg-TAP中可供反应的MgO和CaO有限，在水溶液中溶出的Ca²⁺、Mg²⁺和OH^-一定，因此磷超过一定浓度后，溶液中Ca²⁺、Mg²⁺的含量和pH的变化就比较微弱。

初始pH对Mg-TAP吸附量的影响见图 6。

图6

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图6 初始pH对Mg-TAP吸附量的影响

由图 6可以看出，溶液初始pH对Mg-TAP吸附磷的效果具有一定影响，随着初始pH的增加，Mg-TAP对磷的吸附量呈现先增后减的变化趋势。吸附试验中，溶液pH会快速上升，1 h以后达到相对平衡，当平衡pH在7.5~9.2左右时吸附效果较好，这与孙莹等^〔24〕的研究结论相似。Mg-TAP中的MgO具有较强自碱性，可在不外加碱源的条件下调节体系pH达到弱碱性，从而提高吸附量。

不同pH条件下，KH₂PO₄溶液中磷酸根的存在形态不同，在碱性条件下，水溶液中的磷酸根主要以HPO₄^2-和PO₄^3-的形态存在^〔25〕，其吸附反应主要为：

另一方面，Mg-TAP中的MgO和CaO在水溶液中形成Mg（OH）₂和Ca（OH）₂，其进一步与磷酸根发生化学反应产生沉淀，其主要反应式为：

综合材料表征、吸附动力学试验和等温吸附试验，可以得出Mg-TAP对磷的吸附符合准二级动力学模型，为单分子层吸附，该吸附是通过范德华力的物理吸附、表面沉积等化学吸附的共同作用去除水中的磷，且以化学吸附为主。

3 结论

（1）正交试验结果表明，镁盐改性凹凸棒土颗粒的最佳制备条件为MgCl₂质量分数为40%，煅烧温度500 ℃，颗粒粒径1.0~2.0 mm。

（2）材料表征结果表明，镁盐改性可提高凹凸棒土中的碱金属离子含量，提高凹凸棒土的离子交换能力，提高其对磷的吸附性能；500 ℃下煅烧可使凹凸棒土脱除部分结晶水，比表面积增加，从而提高了物理吸附能力；高温煅烧形成了MgO和CaO等活性金属氧化物，其在水溶液中反应生成Mg（OH）₂和Ca（OH）₂，并能缓慢释放出Mg²⁺和Ca²⁺，Mg²⁺和Ca²⁺与磷酸根反应可形成MgHPO₄和Ca₃（PO₄）₂等磷酸盐沉淀于吸附剂表面。

（3）Mg-TAP对磷的吸附符合准二级动力学模型，同时能够很好地符合Langmuir-Freundlich吸附等温线模型，最大理论吸附量为16.41 mg/g。Mg-TAP对磷的吸附为单分子层吸附，该吸附是通过范德华力的物理吸附、表面沉积等化学吸附的共同作用去除水中的磷，且以化学吸附为主。

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不同浓度酸改性对凹凸棒石黏土磷吸附性能的影响

2010

... 近几十年，随着我国经济的高速发展，产生了大量生活污水和工业废水.由于存在未经有效处理即直接排放的问题，加之农业生产过量施肥导致磷流失等原因，不可避免地造成氮磷等污染物超负荷进入自然水体，导致河流和湖泊等天然水体的富营养化，成为现今最主要的水体污染问题.磷是制约许多藻类生长的限制因素，即使水体中仅含有微量的磷也会引起富营养化，因此有效控制并去除水体中的磷显得越发重要^〔1〕.目前，国内外去除水体中磷的主要方法有吸附法、化学沉淀法、生物法和离子交换法等，其中，吸附法因具有工艺简单、操作简便、去除效果好等优点而得到广泛应用^〔2〕. ...

凹凸棒石的碱酸改性及除磷效果探究

2013

... 常见的除磷吸附剂有人工合成吸附剂、废弃物类、天然黏土类及其改性吸附材料，其中，天然矿物黏土（如白云石、膨润土和凹凸棒土等）因具有原料来源广泛、比表面积大、成本低廉等特性，已被广泛应用到吸附除磷的研究中.凹凸棒土是一种富镁铝硅酸盐类黏土矿物，其结构为独特的层链状，具有较强的阳离子交换能力、较大的表面积和表面活性位点，对吸附质有很强的物理化学吸附作用^〔3〕.但是，其对磷的吸附容量不大，国内外学者大多通过煅烧活化、酸活化、盐改性和负载金属离子等来提高其吸附性能^〔4-8〕.国内外对改性凹凸棒土除磷的研究主要集中于粉末状改性凹凸棒土，极少有学者对改性凹凸棒土颗粒除磷进行研究.本研究对天然凹凸棒土进行镁盐改性和煅烧改性，并将其颗粒化，避免了粉末态改性凹凸棒土难以固液分离的问题.通过正交试验确定了最优改性条件，并通过材料表征和等温吸附试验探讨了改性凹凸棒土颗粒的除磷性能和吸附机理. ...

Phosphorus sorption and supply from eutrophic lake sediment amended with thermally-treated calcium-rich attapulgite and a safety evaluation

2016

Adsorption of phosphate by acid-modified fly ash and palygorskite in aqueous solution: Experimental and modeling

2016

改性凹凸棒土负载铝盐吸附剂去除水中总磷研究

2016

典型矿物材料对水中磷吸附性能的对比研究

2020

... 由表 5可知，AP经过MgCl₂溶液改性后，SiO₂和Ca²⁺的含量降低，Mg ²⁺含量上升，同时有部分Cl^-进入凹凸棒土中，Al³⁺的含量也有所上升.与Mg-AP相比，Mg-TAP的碱金属离子含量略有增加，其他元素含量均未发生明显变化.可以看出，镁盐改性提高了凹凸棒土中的碱金属离子含量，而这些低价、大半径的阳离子可交换性强^〔9〕，容易脱离到溶液中，从而提高了凹凸棒土的离子交换能力.交换出的碱金属离子和水中磷酸根离子反应生成稳定沉淀，从而提高了对磷的吸附性能^〔10〕. ...

浸渍-煅烧法改性凹凸棒石对模拟废水中磷的吸附特性

2018

... 由图 1可以看出，与Mg-AP相比，Mg-TAP中凹凸棒土的特征峰减弱，原因是高温煅烧使凹凸棒石中结晶水部分脱出，导致晶体结构轻微折叠^〔10〕，同时由于热分解，白云石的特征峰消失^〔11〕.Mg-TAP在2θ为42.86°和39.40°处存在较弱的MgO和CaO特征衍射峰.Mg-TAP吸附磷后，MgO和CaO的特征衍射峰消失，说明MgO和CaO在水溶液中发生了反应；在2θ为27.70°和49.42°处出现了MgHPO₄和Ca₃（PO₄）₂的特征峰，说明Mg-TAP吸附磷后形成了MgHPO₄和Ca₃（PO₄）₂的磷酸盐沉淀.原因可能是MgO和CaO与水反应生成了Mg（OH）₂和Ca（OH）₂，溶出的Mg²⁺和Ca²⁺与磷酸根形成了沉淀^〔12〕. ...

不同矿石类型凹凸棒石黏土热处理后对磷的吸附性能

2014

Evaluation of thermallymodified calcium-rich attapulgite as a low-cost substrate for rapid phosphorus removal in constructed wetlands

2017

... XRD表征结果表明，在500 ℃下煅烧后，Mg-TAP中产生了MgO和少量的CaO等活性金属氧化物，其在水溶液中反应可生成Mg（OH）₂和Ca（OH）₂，并缓慢释放出Mg²⁺和Ca²⁺，Mg²⁺和Ca²⁺与磷酸根反应形成磷酸盐沉淀于吸附剂表面^〔12〕.由图 5可知，随着平衡磷浓度的增加，溶液中剩余的Ca²⁺、Mg²⁺浓度不断降低，说明溶出的Ca²⁺和Mg²⁺与磷酸根在吸附剂表面形成了磷酸盐沉淀；同时pH不断降低，其原因在于Mg-TAP在吸附磷的过程中，会消耗水溶液中Ca²⁺、Mg²⁺和OH^-^〔23〕，生成磷酸镁、磷酸钙、羟基磷酸镁和羟基磷酸钙等磷酸盐沉淀，初始磷浓度越高，消耗的Ca²⁺、Mg²⁺和OH^-越多，pH会越低.但是Mg-TAP中可供反应的MgO和CaO有限，在水溶液中溶出的Ca²⁺、Mg²⁺和OH^-一定，因此磷超过一定浓度后，溶液中Ca²⁺、Mg²⁺的含量和pH的变化就比较微弱. ...

Near-infrared and mid-infrared spectroscopic study of sepiolites and palygorskites

2001

... 由图 2可知，对于AP，3 612 cm^-1处为O-H与Mg/Al形成的Al-OH-Al和Al-OH-Mg收缩振动峰^〔13〕；3 550 cm^-1处为O-H与Mg/Fe形成的Mg/Fe-OH弯曲振动峰^〔13〕；1 651、1 194、986 cm^-1处为凹凸棒土中八面体中的沸石水以及结构水吸收峰^〔14〕；1 443 cm^-1处为碳酸盐特征吸收峰^〔15〕；1 030、476 cm^-1处的吸收峰是由硅氧四面体中Si-O-Si的收缩振动以及弯曲振动引起^〔16〕.另外，M. Suárez等^〔17〕的研究表明，789、642 cm^-1处的吸收峰是由凹凸棒土结构中硅氧四面体的弯曲振动导致，而Wenchang Yan等^〔18〕的研究表明，789、642 cm^-1处的吸收峰分别为凹凸棒土八面体中AlO的Al-O以及八面体边缘处MgO的Mg-O收缩振动引起.Mg-AP相较AP，其特征峰基本未发生明显变化，说明盐改性未改变凹凸棒土晶体的官能团.而对于Mg-TAP，3 612、3 550 cm^-1处的羟基振动峰消失，1 651、1 194、986 cm^-1处的沸石水和结构水吸收峰减弱甚至消失，表明煅烧降低了凹凸棒土中的含水量，破坏了晶体中由羟基连结的部分官能团，使凹凸棒土的结构发生改变，但没有使凹凸棒土新增官能团. ...

... 〔13〕；1 651、1 194、986 cm^-1处为凹凸棒土中八面体中的沸石水以及结构水吸收峰^〔14〕；1 443 cm^-1处为碳酸盐特征吸收峰^〔15〕；1 030、476 cm^-1处的吸收峰是由硅氧四面体中Si-O-Si的收缩振动以及弯曲振动引起^〔16〕.另外，M. Suárez等^〔17〕的研究表明，789、642 cm^-1处的吸收峰是由凹凸棒土结构中硅氧四面体的弯曲振动导致，而Wenchang Yan等^〔18〕的研究表明，789、642 cm^-1处的吸收峰分别为凹凸棒土八面体中AlO的Al-O以及八面体边缘处MgO的Mg-O收缩振动引起.Mg-AP相较AP，其特征峰基本未发生明显变化，说明盐改性未改变凹凸棒土晶体的官能团.而对于Mg-TAP，3 612、3 550 cm^-1处的羟基振动峰消失，1 651、1 194、986 cm^-1处的沸石水和结构水吸收峰减弱甚至消失，表明煅烧降低了凹凸棒土中的含水量，破坏了晶体中由羟基连结的部分官能团，使凹凸棒土的结构发生改变，但没有使凹凸棒土新增官能团. ...

Thermochemical study of natural magnesium aluminum phyllosilicate: Palygorskite

2015

Raman and infrared spectra of carbonates of calcite structure

2006

Structural, electrokinetic and surface properties of activated palygorskite for environmental application

2016

FTIR spectroscopic study of palygorskite: Influence of the composition of the octahedral sheet

2006

FTIR spectroscopy study of the structure changes of palygorskite under heating

2012

Adsorption of phosphate from aqueous solution onto modified palygorskites

2006

... 由表 6可知，与Mg-AP相比，Mg-TAP的外表面积基本未变，而微孔面积增加.在500 ℃下煅烧后，凹凸棒土中的吸附水丢失，白云石热分解，疏通了内部孔道，从而增加了微孔面积，使总比表面积增加，提升了Mg-TAP的物理吸附作用，使Mg-TAP依靠较大的比表面积在范德华力的作用下将磷酸根吸附于其上^〔19〕. ...

改性凹凸棒土吸附剂的制备及其在含磷废水处理中的应用

2018

... 试验结果表明，初始磷浓度对于Mg-TAP的吸附能力影响较大，初始磷浓度越低，吸附速率越大，吸附达到平衡的时间越短.Mg-TAP对磷的吸附更符合准二级吸附动力学模型，吸附以化学吸附为主^〔20-22〕. ...

聚合氯化铝与凹凸棒土复配改性吸附水体中磷

2019

Adsorption behavior of phosphate on lanthanum(Ⅲ)-coordinated diamino-functionalized 3D hybrid mesoporous silicates material

2011

Model of phosphorus precipitation and crystal formation in electric arc furnace steel slag filters

2012

镁盐改性凹凸棒土对污水中氮磷的回收

2020

... 由图 6可以看出，溶液初始pH对Mg-TAP吸附磷的效果具有一定影响，随着初始pH的增加，Mg-TAP对磷的吸附量呈现先增后减的变化趋势.吸附试验中，溶液pH会快速上升，1 h以后达到相对平衡，当平衡pH在7.5~9.2左右时吸附效果较好，这与孙莹等^〔24〕的研究结论相似.Mg-TAP中的MgO具有较强自碱性，可在不外加碱源的条件下调节体系pH达到弱碱性，从而提高吸附量. ...

Removal of high-concentration phosphate by calcite: Effect of sulfate and pH

2012

... 不同pH条件下，KH₂PO₄溶液中磷酸根的存在形态不同，在碱性条件下，水溶液中的磷酸根主要以HPO₄^2-和PO₄^3-的形态存在^〔25〕，其吸附反应主要为： ...

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