在连续流固定床系统中，利用定制的磁性氧化铁纳米吸附剂实现可持续资源回收

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Sustainable Resource Recovery Using Tailored Magnetic Iron Oxide Nanoadsorbents in a Continuous-Flow Fixed-Bed System

磷酸盐生物启发磁性材料吸附性能及再生研究。通过共沉淀法制备BSA修饰磁性氧化铁复合物，应用于固定床连续除磷。实验考察流速6-12 mL/min、进水浓度5-10 mgP/L、床高1.3-2.6 cm对吸附性能影响，最优条件下吸附容量5.16 mgP/g，去除效率90.3%。磁性回收及1 M NaOH/0.1 M NaCl再生显示70.3%再生效率。材料兼具高吸附、易分离、可重复使用特性，为富营养水体治理提供新方案。

　　

摘要

从富营养化水体中去除磷酸盐是一个重大的环境挑战。本研究提出了一种新型的生物启发式磁性非吸附材料，该方法利用牛血清白蛋白（BSA）对磁性氧化铁（MIO）进行改性，从而提高了其分散性、吸附性能和可重复使用性。BSA-MIO复合材料通过共沉淀法制备，并应用于固定床柱中以实现连续去除磷酸盐。通过FE-SEM、XRD、FTIR和EDX分析对这种吸附剂进行了表征。研究了进料浓度（5–10 mg P/L）、流速（6–12 mL/min）和床层高度（1.3–2.6 cm）对突破曲线的影响，并利用Adams–Bohart（A–B）、Thomas（TH）和Yoon–Nelson（Y–N）突破模型进行了建模。在进料浓度为10 mg P/L、流速为6 mL/min、床层高度为2.6 cm的条件下，该吸附剂的最大吸附容量达到5.16 mg P/g，最大去除效率为90.3%。随着床层高度的增加和进料速度的降低，突破时间和耗尽时间有所改善。使用1 M NaOH和0.1 M NaCl溶液时，解吸效率达到70.3%，表明该吸附剂具有再生的潜力。研究结果表明，BSA-MIO是一种高效、可磁回收的磷酸盐去除与回收材料。