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为解决农业废水磷酸盐污染及富营养化问题，研究人员以危险钢渣电弧炉粉尘（EAFD）为原料，经乙酸等洗涤处理后，探究其吸附性能。结果表明，优化后 EAFD 对磷酸盐去除率达 90%，兼具磁回收性与低成本优势，为废水处理和工业废物利用提供新路径。
在全球水资源污染与富营养化问题日益严峻的当下，农业面源污染中磷酸盐随地表径流进入水体，引发藻类暴发性繁殖、溶解氧耗竭等生态危机。美国环境保护署（EPA）规定饮用水中磷酸盐最高污染物浓度为 1 mg/L，但农业废水常超标数百倍，传统化学沉淀法受 pH 影响大、生物处理依赖严格环境参数，均难以满足高效低成本的处理需求。如何将工业废弃物转化为环境治理材料，成为循环经济与水污染控制的交叉热点。
伊朗伊斯法罕理工大学（Isfahan University of Technology）的研究团队瞄准这一难题，聚焦钢铁工业危险副产物 —— 电弧炉粉尘（EAFD）。这类每生产 1 吨钢即产生 10-12 公斤的超细颗粒（粒径 < 300 nm），虽含有锌、铅等重金属，却具备高比表面积与潜在吸附能力。通过绿色化学处理激活其净化潜力，不仅能消纳工业固废，更可构建低成本吸附体系，为磷酸盐污染治理提供双重效益。该研究成果发表于《Environmental Nanotechnology, Monitoring》，为工业废物循环利用与水体修复开辟了新方向。
研究采用的核心技术方法包括：
- 洗涤改性：对比热水、氢氧化钠（NaOH）、乙酸三种洗涤方式，筛选最优脱毒工艺；
- 多维度表征：利用 X 射线衍射（XRD）、X 射线荧光光谱（XRF）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、动态光散射（DLS）、振动样品磁强计（VSM）及电感耦合等离子体质谱（ICP-MS），分析材料结构、成分与表面特性；
- 吸附性能测试：系统考察 pH、温度、吸附剂投加量、接触时间对磷酸盐（500 mg/L 溶液）去除效率的影响，结合朗缪尔（Langmuir）与弗伦德里希（Freundlich）等温模型、热力学及动力学分析揭示作用机制。
材料表征与改性效果
乙酸洗涤显著降低 EAFD 中铅、锌等重金属含量，同时保留铁基氧化物成分。XRD 与 FTIR 证实材料表面生成羟基（-OH）等功能性基团，FE-SEM 显示颗粒呈纳米级（平均粒径 233 nm），DLS 测得多分散指数（PDI）为 0.24，表明粒径分布均匀。VSM 检测到材料具有顺磁性，便于磁分离回收。ICP-MS 数据显示，水洗有效去除 90% 硫及水溶性钠盐、钾盐，乙酸洗则针对性脱除毒性重金属，为安全应用奠定基础。
吸附性能与机制探究
在 pH 2 条件下，改性 EAFD 对 500 mg/L 磷酸盐溶液的去除效率达 90%。吸附等温线拟合显示，Langmuir 与 Freundlich 模型均表现出高相关性（R2>0.99），表明吸附过程兼具单分子层覆盖与多位点吸附特征。热力学分析表明，吸附为自发吸热过程，升高温度促进反应进行。动力学研究符合准二级速率方程，暗示化学吸附为主导机制。吸附后 FE-SEM - 能谱（EDS）与 FTIR 证实磷酸盐成功负载于材料表面，且表面官能团发生特征性变化，进一步验证静电吸附为主要作用 ——EAFD 表面正电荷位点与磷酸根离子（PO?3?）通过库仑力结合。
回收性与应用潜力
材料的顺磁性使其可通过外部磁场快速分离，经 5 次循环使用后吸附效率无显著下降。与传统吸附剂（如碳材料、金属氧化物纳米颗粒）相比，EAFD 无需复杂合成工艺，仅需简单洗涤改性，成本降低 60% 以上。以美国为例，每年因水体富营养化造成约 22 亿美元经济损失，该技术若规模化应用，可同步实现工业固废减量化与废水净化，兼具环境效益与经济价值。
研究结论表明，经乙酸洗涤改性的 EAFD 是一种高效、可回收的磷酸盐吸附材料，其纳米级结构、磁性分离特性与低成本优势，使其在农业面源污染治理中具备广阔应用前景。该研究不仅为钢铁工业危险废物的资源化利用提供了新范式，更通过 “以废治污” 策略推动循环经济发展，为全球水体富营养化治理提供了兼具技术创新性与实践可行性的解决方案。未来可进一步拓展至实际废水体系中的应用验证，优化连续流处理工艺，加速产业化转化。
