责任编辑：梁萌
近日，我院王洋洋副教授课题组在Chemical Engineering Journal（一区top期刊，IF=13.3）上发表了题为“Low-cost Ca/Mg co-modified biochar for effective phosphorus recovery: Adsorption mechanisms, resourceful utilization, and life cycle assessment”的研究成果。该研究证实低成本且绿色的金属改性生物炭能够高效回收废水中的磷，并且能够进一步用做缓释肥料。
该研究得到了人因工程重点实验室开放课题、河南省自然科学基金、河南省高等学校重点科研项目的支持。我院王洋洋副教授为通讯作者，硕士研究生陈铭为该文章的第一作者。
大量来自农用化学品和工业污水的含磷废水被排放至水体环境中，导致这种宝贵的不可再生资源的浪费。磷资源的快速消耗将会对全球粮食安全构成严重威胁。因此，利用高效吸附剂从废水中回收多余的磷，然后作为潜在的磷资源进行再利用或许是解决这一问题的有效方案。研究团队通过浸渍-热解法一步制备了低成本的钙镁共改性生物炭（CMBC），用于回收废水中的磷并将其以缓释肥料进行再利用，评估了其缓释性能和环境影响（图1）。
图1. 图文摘要
研究结果表明，CMBC对磷的最大吸附量为144.31 mg/g，吸附机理主要涉及表面沉淀、络合、配体交换和静电吸引（图2）。吸附磷后的CMBC表现出良好的磷缓释性能，在60天内CMBC-P中的总磷浓度从81.55 mg/g逐渐降低到20.49 mg/g，且能够有效促进黄瓜种子发芽和生长（图3）。生命周期评估显示，制备1 kg CMBC所产生的全球变暖潜势值为8.38 kg CO2 eq，且乙醇和MgCl2·6H2O是CMBC产生环境影响的主要因素（图4）。本研究证实了从废水中回收磷和资源化利用的可行性，为金属改性生物炭在磷污染修复中的大规模实际应用提供了重要的理论支持。
图2. CMBC对磷的吸附机理
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图3. CMBC的再利用过程（a），CMBC和CMBC-P处理黄瓜幼苗的种子发芽率（b）和根长（c）。 |
图4. CMBC合成对全球变暖潜势的影响（a）和CMBC生产环境影响的归一化结果（b）。
综上所述，本研究证实了从废水中回收磷和资源化利用的可行性，为金属改性生物炭在磷污染修复及磷资源回收中的大规模实际应用提供了重要的理论支持。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724094841?via%3Dihub
