用于从二级处理废水中同步回收磷酸盐和硝酸盐的功能化废弃物衍生纤维素及其作为缓释肥料的再利用

《ACS ES&T Engineering》：Functionalized Waste-Derived Cellulose for Simultaneous Phosphate and Nitrate Recovery from Secondary-Treated Wastewater and Its Repurposing as a Slow-Release Fertilizer

　　

摘要

全球人口增长和城市化趋势推动了提高农业生产力的需求，这就需要采用可持续且高效的养分管理方法。将废水中的养分回收并重新用于农业，是一种有效的途径，既能避免因养分过多导致的水体富营养化问题，又能确保优质养分的充足供应，从而保障粮食安全。然而，现有的方法并未取得理想效果，因为大多数方法仅侧重于养分的去除，而非回收与再利用，这导致了循环型养分管理中的缺失。在本研究中，研究人员通过合成一种源自纤维素的可生物降解聚合物混合吸附剂，找到了解决这些问题的可持续方案。该吸附剂能够从经过二次处理的废水中同时回收硝酸盐和磷酸盐，随后可作为缓释肥料使用。研究人员将废弃生物质中的纤维素纳米纤维进行交联，形成结构网络，并在其中分散水合氧化铁纳米颗粒，同时还引入三丁胺基团，以便分别选择性地吸附磷酸盐和硝酸盐。该吸附剂的吸附能力为：对硝酸盐的吸附量为10毫克NO^–₃–N/克，对磷酸盐的吸附量为4毫克PO^3–₄–P/克。当将这种已吸附了硝酸盐和磷酸盐的吸附剂作为肥料使用时，由于其能提供缓释型养分，因此比传统肥料更能促进种子发芽和植物生长。