电活性镍钴双金属氧化物高选择性去除/回收水中磷酸盐离子

摘要

磷是植物体生长的重要营养素,也是引发水体富营养化的重要因素,因此废水中磷酸盐的去除与回收均至关重要.本研究采用单极脉冲电沉积法在炭布上制备镍钴双氢氧化物,并于管式炉中原位焙烧制得镍钴双金属氧化物(NiCo-Layered Double Oxide,NiCo-LDO),将其用于电控离子交换(Electrochemically Switched Ion Exchange,ESIX)过程实现PO43-的去除与回收.实验对比了ESIX与离子交换(Ion Exchange,IX)过程中NiCo-LDO对PO43-的去除性能,并考察了其选择性及循环稳定性.结果表明,在(10.00±0.05)mg/L的PO43-溶液中,ESIX过程中膜对PO43-的离子交换量约为IX的2倍;NiCo-LDO对PO43-具有高选择性,且经过5次循环后,离子交换量仍可达到初始值的92％以上;结合XPS分析,发现NiCo-LDO对PO43-的ESIX过程包括一个不可逆的"记忆效应"结构恢复过程及两个可逆的层板金属离子氧化/还原和PO43-与O-H基团的配体交换过程.