深度除磷是应对水体富营养化的关键措施。混凝既是除磷的有效方法，也是重要的膜滤前预处理技术。然而，目前主流的铁铝盐混凝剂在深度除磷方面仍面临一些挑战。铝混凝剂存在水解速率低、絮凝物尺寸小以及使用条件受限等问题，除磷效果不佳，且高浓度的残留铝可能带来健康风险。铁混凝剂具有强酸性和腐蚀性，且残留铁易导致膜的堵塞。因此，亟需研发新型混凝剂，以适应水处理深度除磷要求和膜滤技术的快速发展。

南京大学环境学院张淑娟教授团队通过分析金属的水解行为以及金属磷酸盐的溶度积，创新性地采用溶胶-凝胶法合成了锆干凝胶混凝剂（ZXC），并评估了ZXC在混凝及混凝-超滤过程中对有机磷和无机磷的去除效果。研究结果显示，在较宽的pH值和剂量范围内，ZXC的除磷效果和缓解膜污染的性能优于聚氯化锆（PZC）、聚氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS），有潜力成为混凝-膜滤除磷工艺中PAC或PFS的理想替代品。

该研究突显了ZXC在深度除磷方面的潜力，为制定更为有效的营养盐等污染物去除及水体富营养化控制策略提供了支持。

该研究成果发表在科爱期刊Environmental Surfaces and Interfaces上。

图1. 四种混凝剂去除（a）正磷酸盐和（b）氨基三亚甲基膦酸(ATMP)。混凝剂投加量为0.8 mM、初始P浓度为3.0 mg/L。

图2. 混凝-膜滤性能：（a）残留磷浓度；（b）膜通量变化；（c）混凝-膜滤过程膜表面；（d）滤饼层阻力 (Rc)、孔阻力 (Rp) 和不可逆阻力 (Ri)。

图3. 四种金属的水解行为：(a)沉淀图；(b)混凝絮体生长、破碎和再生长。

文章信息

Developing zirconium xerogel coagulants for deep removal of phosphorous

Haoming Zhang, Yonghai Gan, Wenchang Zhang, Shuangshuang Wei, Shujuan Zhang

Environ. Surf. Interfaces, Volume 2, 2024, pp. 66-74

https://doi.org/10.1016/j.esi.2024.10.003

通讯作者简介

张淑娟教授，博士，博士生导师。长期致力于环境功能小分子化学研究，提出了利用小分子双酮调控环境体系中电子转移和界面过程的原创思想，揭示了小分子双酮在水污染控制中的应用潜力和科学内涵。主持国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、优秀青年科学基金、教育部新世纪优秀人才等项目十余项。已发表SCI论文150余篇，获授权中国和美国发明专利（第一发明人）20件。担任Separation and Purification Technology、Journal of Hazardous Materials等5个期刊的副主编或编委。

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