目前，磷的大量排放导致了严重的富营养化污染，威胁到人类的生存与发展。吸附法是一种有效的除磷方法，具备操作简单、吸附高效等特点，是现阶段研究较多且较实用的方法。虽然已有多种吸附材料（如沸石、飞灰、活性炭等）被用于去除水体中的磷酸根，但这些吸附剂通常具有成本较高、难分离、吸附容量低等缺点。因此，为了满足实际应用的要求，急需开发一种廉价、高效、易分离的磷吸附材料。
    镧是一种环境友好、价格相对低廉的稀土元素，具有路易斯酸属性，其水合氧化物作为电子对接受体与磷酸根（路易斯碱）有极强的亲和性。近年来，以大比表面积的磁性材料作为镧载体的镧基吸附剂受到越来越多研究者的关注。吸附剂的载体具有的磁性可实现吸附剂在水溶液中的快速分离；较大的比表面实现了镧的均匀负载，解决了纳米级水合氧化镧易聚集的问题，有效提升了吸附剂的磷吸附能力。如Lai等合成了具有核壳结构的磁性复合物，该材料对磷的最大吸附量达27.8 mg P/g，且外加磁场可实现有效分离。值得注意的是，目前此类吸附剂的磁性大多数通过复合人工合成的磁铁矿来实现。人工合成的磁铁矿常面临成本较高、制备复杂、易被氧化等问题。而天然磁铁矿具有廉价易得、结构稳定、磁性强等特点，有望替代人工合成的磁铁矿。
    中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室的硕士研究生傅浩洋在导师朱润良研究员的指导下使用盐酸部分酸溶天然磁铁矿，进而调节溶液pH，原位合成具有高比表面积和强磁性的水铁矿包裹磁铁矿载体（Mag@Fh），载体解决了天然磁铁矿因比表面小而难以负载功能试剂的问题。进一步的，在Mag@Fh表面均匀负载水合氧化镧，制备了一种具备高效吸磷的镧基磁性复合材料（Mag@Fh-La），具体制备过程如图1所示。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）等方法，研究对Mag@Fh-La的物相、形貌进行了分析。同时对该材料展开了批量吸附实验，吸附结果表明，Mag@Fh-La对磷酸根的吸附等温线符合Langmuir方程，最大吸附量为44.8 mg P/g，明显高于天然磁铁矿（1.6 mg/g）和Mag@Fh（9.1 mg P/g）。同时，材料受溶液pH及离子强度的影响较小，在较大pH范围和较高离子强度下均具有高吸附容量（> 30 mg P/g）。X射线光电子能谱分析（XPS）和傅立叶红外光谱仪（FTIR）表征结果显示，Mag@Fh-La对磷酸根的吸附主要通过材料表面的羟基与溶液中的磷酸根发生配体交换来实现，具体的吸附机理见图2。吸附-脱附-再生实验结果表明，磷再生量随循环次数的增加变化不明显。经4次循环后，磷吸附量仍可达到原始饱和吸附量的90%左右。因此，材料具有反复利用和回收磷资源的潜力。综上所述，本研究制备的Mag@Fh-La具有廉价、高效、易分离、可再生的特点，有望成为一种具有实际应用前景的理想磷吸附材料。
    该研究得到牛顿高级学者基金（NA150190）支持，研究成果论文已发表在期刊Journal of Colloid and Interface Science上。
论文信息: Haoyang Fu, Yixuan Yang, Runliang Zhu*, Jing Liu, Muhammad Usman, Qingze Chen, Hongping He, 2018. Superior adsorption of phosphate by ferrihydrite-coated and lanthanum-decorated magnetite [J]. Journal of Colloid and Interface Science, 530, 704-713.
链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979718307811

图1Mag@Fh-La制备流程示意图

图2Mag@Fh-La吸附磷酸根的机理图