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由于受农业施肥，工业污染等问题的影响，我国大多数河流湖泊等自然水体中都存在着不同程度的磷污染问题，水体中过量的磷会造成水体富营养化，恶化水质，破坏水生生态系统。吸附法因其操作简单，成本低廉而受到人们的广泛关注，而吸附剂的设计与选择在吸附除磷中起决定性作用。本文以水体中的正磷酸盐为研究对象，首先设计合成了新型钴基吸附剂并研究其对水体中磷酸盐的去除性能，探索出优异性磷酸盐吸附剂的设计原理；为了进一步降低合成成本、提高吸附剂稳定性并解决金属离子泄露等问题，制备了载镁生物炭吸附剂，并探究其磷酸盐去除性能及实际应用潜力。本文的主要研究内容如下：
(1)设计合成了钴基配合物吸附剂Co-H2L。选择N,N’-二羧甲基-2-甲基苯并咪唑(H2L)作为配体，通过超声诱导法诱导其与金属离子配位，并通过调节反应条件，金属与配体的投加比例，反应温度，超声功率等，使制备的金属吸附材料(Co-H2L)达到最佳吸附效果。通过SEM，EPR，FTIR等方法对制备的吸附材料进行分析测试。SEM表征显示，Co-H2L呈片状无定形结构，EPR分析测试表明该材料表面存在氧缺陷，FTIR分析显示该钴基吸附剂表面存在大量含氧官能团-OH，-COOH等，这些特性为磷酸盐的吸附提供有利条件。
(2)系统研究了Co-H2L对水中磷酸根的去除性能。研究表明，Co-H2L对磷酸盐具有较快的吸附速率和较高的吸附容量，经Langmuir模型计算得到的最高吸附容量约为196.43mgP/g，伪二级动力学模型可较好的描述其动力学数据；此外，溶液pH值对Co-H2L去除磷酸盐的影响较大，随着溶液pH值增大材料表面带电性发生转变导致磷酸盐的去除率下降，但溶液中的竞争离子几乎不对磷酸盐的去除产生影响；重复利用实验结果显示，Co-H2L在经历五次吸附/脱附实验后，其脱附效率接近90%，再吸附效率为70%以上，表示其具有一定的实际应用潜力。XPS分析表明，钴原子在吸附磷酸根的过程中扮演着重要角色，过渡金属钴提供空轨道，磷酸根上的氧原子提供孤对电子，二者配位实现磷酸盐的固定。
(3)制备了载镁生物炭吸附剂MgO-NBC。以农田废弃的稻壳为原材料制备球形稻壳生物炭，再通过沉淀法制备氧化镁纳米片，并将该氧化镁纳米片负载到稻壳生物炭上，制得氧化镁修饰的稻壳生物炭MgO-NBC，通过SEM对制得的稻壳生物炭(BC)和氧化镁修饰的稻壳生物炭(MgO-NBC)进行表征，实验制得的稻壳生物炭均为实心球形结构，氧化镁为薄片状结构，并通过XRD和FTIR分析分别对氧化镁和磷酸盐进行定性分析，2θ=42.9°，2θ=62.28°等处的特征峰代表氧化镁的存在，λ=581cm-1和658cm-1处出现了P-O振动。
(4)探究了MgO-NBC对水中磷酸根的去除性能。吸附实验结果表明，MgO-NBC具有优异的磷酸根吸附性能，经Langmuir模型拟合得到的最高吸附容量约为262.91mgP/g，吸附动力学数据可以通过伪二级吸附动力学模型很好的拟合；此外，MgO-NBC对磷酸盐的去除效果受溶液pH影响较大，但溶液中的竞争离子几乎不对磷酸盐的去除产生影响；重复利用实验结果显示，MgO-NBC在经历五次吸附/脱附实验后，其脱附效率接近98%，对磷酸盐的去除率仍可达到90%以上，显示其极大的实际应用价值。
(1)设计合成了钴基配合物吸附剂Co-H2L。选择N,N’-二羧甲基-2-甲基苯并咪唑(H2L)作为配体，通过超声诱导法诱导其与金属离子配位，并通过调节反应条件，金属与配体的投加比例，反应温度，超声功率等，使制备的金属吸附材料(Co-H2L)达到最佳吸附效果。通过SEM，EPR，FTIR等方法对制备的吸附材料进行分析测试。SEM表征显示，Co-H2L呈片状无定形结构，EPR分析测试表明该材料表面存在氧缺陷，FTIR分析显示该钴基吸附剂表面存在大量含氧官能团-OH，-COOH等，这些特性为磷酸盐的吸附提供有利条件。
(2)系统研究了Co-H2L对水中磷酸根的去除性能。研究表明，Co-H2L对磷酸盐具有较快的吸附速率和较高的吸附容量，经Langmuir模型计算得到的最高吸附容量约为196.43mgP/g，伪二级动力学模型可较好的描述其动力学数据；此外，溶液pH值对Co-H2L去除磷酸盐的影响较大，随着溶液pH值增大材料表面带电性发生转变导致磷酸盐的去除率下降，但溶液中的竞争离子几乎不对磷酸盐的去除产生影响；重复利用实验结果显示，Co-H2L在经历五次吸附/脱附实验后，其脱附效率接近90%，再吸附效率为70%以上，表示其具有一定的实际应用潜力。XPS分析表明，钴原子在吸附磷酸根的过程中扮演着重要角色，过渡金属钴提供空轨道，磷酸根上的氧原子提供孤对电子，二者配位实现磷酸盐的固定。
(3)制备了载镁生物炭吸附剂MgO-NBC。以农田废弃的稻壳为原材料制备球形稻壳生物炭，再通过沉淀法制备氧化镁纳米片，并将该氧化镁纳米片负载到稻壳生物炭上，制得氧化镁修饰的稻壳生物炭MgO-NBC，通过SEM对制得的稻壳生物炭(BC)和氧化镁修饰的稻壳生物炭(MgO-NBC)进行表征，实验制得的稻壳生物炭均为实心球形结构，氧化镁为薄片状结构，并通过XRD和FTIR分析分别对氧化镁和磷酸盐进行定性分析，2θ=42.9°，2θ=62.28°等处的特征峰代表氧化镁的存在，λ=581cm-1和658cm-1处出现了P-O振动。
(4)探究了MgO-NBC对水中磷酸根的去除性能。吸附实验结果表明，MgO-NBC具有优异的磷酸根吸附性能，经Langmuir模型拟合得到的最高吸附容量约为262.91mgP/g，吸附动力学数据可以通过伪二级吸附动力学模型很好的拟合；此外，MgO-NBC对磷酸盐的去除效果受溶液pH影响较大，但溶液中的竞争离子几乎不对磷酸盐的去除产生影响；重复利用实验结果显示，MgO-NBC在经历五次吸附/脱附实验后，其脱附效率接近98%，对磷酸盐的去除率仍可达到90%以上，显示其极大的实际应用价值。