蛤蜊殼也能製作除磷劑？這可不是空穴來風，蛤蜊殼其主要成分為(wei) 碳酸鈣，而碳酸鈣在已有的研究中被認為(wei) 具有良好的固磷作用，基於(yu) 此，筆者主要通過蛤蜊殼對磷的吸附動力學、吸附等溫線研究以及投加量、溫度和溶液初始pH的影響研究來考察蛤蜊殼對磷的去除特性，並結合反應後固相產(chan) 物的紅外光譜分析，初步探討其除磷作用機理。

1材料與(yu) 方法

1.1材料

蛤蜊殼取自上海某水產(chan) 市場，貝殼樣品經過徹底清洗後於(yu) 70℃條件下烘幹，烘幹樣品經機械破碎後過150目篩備用。

1.2試驗方法

吸附動力學研究：將0.1g蛤蜊殼放入50mL磷濃度為(wei) 10.0、20.0mg/L，pH為(wei) 6.0的磷溶液中，25℃恒溫振蕩規定時間後（0～72h）取出並過濾，所得濾液進行磷濃度的測定。吸附等溫線研究：將0.1g蛤蜊殼放入50mL磷濃度為(wei) 20.0～300.0mg/L的磷溶液中，25℃恒溫振蕩24h後過濾，所得濾液進行磷濃度的測定。

投加量影響研究：將0.05、0.1、1.0g蛤蜊殼放入50mL磷濃度為(wei) 20.0mg/L的磷溶液中，25℃恒溫振蕩24h後過濾，所得濾液進行磷濃度的測定。

溫度影響研究：將0.1g蛤蜊殼放入50mL磷濃度為(wei) 20.0mg/L，pH為(wei) 6.0的磷溶液中，分別於(yu) 25、35、45℃條件下恒溫振蕩24h取出並過濾，所得濾液進行磷濃度的測定。pH影響研究：將0.1g蛤蜊殼放入50mL磷濃度為(wei) 20.0mg/L的磷溶液中，控製溶液初始pH為(wei) 2.0～12.5，於(yu) 25℃恒溫振蕩24h取出並過濾，所得濾液進行磷濃度的測定。

1.3分析方法

磷濃度測定采用鉬銻抗分光光度法，固體(ti) 樣品采用AVATAR370傅立葉紅外光譜儀(yi) 進行分析，測試範圍400～4000cm-1，用KBr壓片，進行32次掃描，分辨率為(wei) 2cm-1。

2結果與(yu) 討論

2.1蛤蜊殼對磷的吸附動力學

圖1為(wei) 溶液初始磷濃度10.0、20.0mg/L條件下蛤蜊殼對磷的吸附動力學曲線。由圖1可知，蛤蜊殼對磷的吸附量隨反應時間的增長先快速上升，而後趨於(yu) 緩和。在所研究的時間範圍內(nei) （0～72h），當初始磷濃度為(wei) 10.0mg/L時，吸附反應尚未達到平衡，吸附量仍呈上升趨勢，而在初始磷濃度20.0mg/L時，吸附反應在24h時基本達到平衡，對應平衡吸附量為(wei) 9.24mg/g（去除率92.40%）。采用常見的一級、二級動力學方程和簡化Elovich動力學方程對圖1中數據進行曲線擬合，擬合所得參數見表1。由表1可知，蛤蜊殼對磷的吸附動力學曲線較符合一級動力學方程，所得相關(guan) 性係數R2均在0.94以上。比較2種初始磷濃度條件下的速率常數b可知，初始磷濃度20.0mg/L時的反應速率較10.0mg/L時快。這是由於(yu) 溶液初始磷濃度越大，溶液本體(ti) 中的磷擴散到蛤蜊表麵的傳(chuan) 質推動力越大，反應速度越快，到達平衡所需時間越短。

2.2蛤蜊殼對磷的吸附等溫線

由圖2可知，蛤蜊殼對磷的吸附量隨著溶液初始磷濃度的提高先快速上升而後趨於(yu) 穩定。用Langmuir等溫吸附方程和Freundlich方程對圖2中數據進行擬合，擬合所得參數見表2。從(cong) 表2可以看出，蛤蜊殼對磷的吸附等溫線比較符合Langmuir等溫吸附方程，理論吸附容量可達105.49mg/g，即蛤蜊殼具有較強的除磷能力。

2.3反應的影響因子

2.3.1投加量的影響

圖3為(wei) 溶液初始磷濃度20.0mg/L、初始pH為(wei) 6.0、溫度25℃條件下，投加量與(yu) 蛤蜊殼除磷效果的關(guan) 係圖。由圖3可知，3種投加量條件下，蛤蜊殼對磷的去除率均很過85%，去除效果良好。當投加量從(cong) 1g/L增加到2g/L時，磷的去除率從(cong) 87.53%增加到96.13%，增幅8.6個(ge) 百分點，而當投加量從(cong) 2g/L增加到20g/L時，去除率並未明顯增加，可見2g/L為(wei) 比較經濟合理的投加量。

2.3.2溫度的影響

在初始磷濃度20.0mg/L、pH為(wei) 6.0的條件下考察了溫度對蛤蜊殼除磷性能的影響，試驗結果見圖4。由圖4可知，25、35、45℃條件下，蛤蜊殼對磷都具有較高的去除率。可見，蛤蜊殼對磷的去除率隨著溫度的升高而增大，即溫度升高有利於(yu) 除磷反應進行。

2.3.3溶液初始pH的影響

圖5為(wei) 溶液初始磷濃度20.0mg/L、溫度25℃條件下，初始pH與(yu) 蛤蜊殼除磷效率的關(guan) 係圖。由圖5可知，溶液初始pH<7.0，蛤蜊殼對磷的去除率隨著初始pH的上升稍有增加，且去除率均在85%以上。而當初始pH為(wei) 7.0~10.0時，去除率迅速下降，在初始pH為(wei) 9.0～10.0時，磷的去除率僅(jin) 為(wei) 17.5%。當初始pH為(wei) 12.5時，磷的去除率迅速回升，達到100%。由此可見，蛤蜊殼在pH為(wei) 2.0～6.0和pH為(wei) 12.5條件下除磷性能較好。

2.4反應產(chan) 物紅外光譜分析

圖6為(wei) 蛤蜊殼在初始pH為(wei) 2.0、10.0和12.5條件下反應前後的FTIR圖。從(cong) 圖6可以看到，反應前蛤蜊殼在713、860、1478cm-1處出現吸收峰，可見本研究所用蛤蜊殼為(wei) 霰石相碳酸鈣。與(yu) 反應前的蛤蜊殼紅外圖譜相比，初始pH為(wei) 10.0條件下吸附產(chan) 物的紅外圖譜無明顯變化，而初始pH為(wei) 2.0和12.5條件下吸附產(chan) 物的紅外圖譜分別在561cm-1和567cm-1及1030cm-1和1044cm-1處出現PO43-的υ4和υ3振動峰。結合文獻［8］可以推斷：初始pH為(wei) 10.0條件下，蛤蜊殼主要通過物理吸附除磷，表麵未生成新產(chan) 物，而初始pH為(wei) 2.0和12.5條件下蛤蜊殼在物理吸附作用的基礎上還發生了化學吸附，表麵分別生成了Ca3（PO4）2和Ca5（PO4）3OH。

1）蛤蜊殼對磷具有良好的吸附性能，其吸附動力學曲線符合一級動力學方程，吸附等溫線符合Langmuir等溫吸附模型，理論吸附容量為(wei) 105.49mg/g，較佳投加量為(wei) 2g/L，且反應溫度越高，蛤蜊殼除磷能力越強，可作為(wei) 一種良好的除磷劑。

2）蛤蜊殼pH為(wei) 2.0～6.0和12.5條件下除磷性能較好，去除率>85%，對應的除磷機理為(wei) 物理吸附和表麵生成鈣磷化合物的化學吸附。