磷是水体富营养化的重要因素，如何减少磷的排放，已经成为保护水体的重要课题。在各种除磷方法中，结晶除磷法是一种较可行的深度处理方法。但该法也有一最大不足，即要求被处理水体呈碱性，否则无法有效进行磷的去除。 课题的目的，就是想通过对天然骨质材料生物矿化过程的模拟，寻找出一种能在近中性条件下正常生成羟基磷灰石的方法。实验室建立生物矿化过程的模拟和表征方法，并借此确立以高分子纤维束为载体制备生物模板并实现模拟生物矿化过程在水体除磷中的应用价值。我们认为利用模拟生物矿化过程去除水体中的磷，对扩大结晶除磷法的使用条件、探讨水体中的磷的形态转化，都有着非常积极的作用。 本文首先进行热力学及动力学的计算。在含有钙和磷的溶液中，根据pH值和溶液组成，会形成很多磷酸钙相。先驱相是物化性质不稳定的无定形物质，HAP通常很难直接在溶液中形成。通过计算证明pH=7.4时，HAP热力学最稳定，pH值在中性及碱性范围内，反应时间越长，越易得到单一的HAP晶体。从动力学的角度去考虑温度对矿化过程的影响。采用线性回归分析的方法求出不同温度下的反应速率常数七值及反应的活化能。计算证明反应速率比较快，温度对反应有一定的影响，从而为后续实验的研究提供了理论支持。 从仿生合成的思路出发，以高分子纤维束作为模板载体，选择具有不同活性基团的表面活性剂，利用表面活性剂在纤维束表面的吸附特性将其吸附在高分子纤维束表面，完成生物矿化模板的制备。通过对吸附平衡时间、饱和吸附量的考察，探讨了模板制备的最优化条件。通过绘制体系的吸附等温线，并对吸附曲线进行线性拟合，探讨了表面活性剂在固体表面的吸附机理。 静态模拟生物矿化过程，并探讨了其在水体除磷中的应用。以实验室自配模拟体液为反应介质，在自制生物矿化模板上，在近生物体环境下(37℃，pH=7.4)，合成了与生物体内骨质成分相似的羟基磷灰石晶体。利用红外光谱、扫描电镜、透射电镜、热重分析等对合成HAP的晶相转变、微观结构和形貌进行了研究，建立了完整的HAP成分及形貌分析方法。 实验考察模板预钙化、预置晶种、水体pH、Ca/P、振荡速度等对生物矿化过程的影响。结果表明，通过对实验条件的优化选择，可以显著增强生物矿化模板的特性，增强其对矿化液中构晶离子的富集能力，有利于矿物晶体的迅速成核和晶体生长，缩短矿化时间，提高除磷效率。实验得出最优化条件:模板预置晶种、pH保持不变、Ca/P=3:1、振荡速度为120rad·min-1。在此条件下，选择实验室配置模拟含磷水体以及生活污水等实际水样，进行水体除磷实验，48h后出水磷浓度达到国家二级排放标准。根据生物体内体液的流速，动态模拟了生物矿化过程。通过红外、扫描电镜、能谱、透射电镜等手段对产物进行分析，并与静态模拟时的产物进行对比，发现动态模拟合成的羟基磷灰石晶体成片状生长，Ca/P较高，部分CO32-取代了PO43-的位置。在此基础上设计结晶除磷床，动态条件下进行除磷实验，除磷效率高且运行稳定。