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摘要 [目的]探讨4种矿物材料对磷的吸附特性。[方法]从渗滤系统填料的实用角度出发，研究了4种矿物材料对水中磷的吸附行为，考察了pH、温度、初始磷浓度及材料用量对磷吸附的影响，并计算了4种材料的吸附动力学和热力学方程。[结果]4种矿物材料对磷的吸附呈先快后慢的趋势。当pH为6～8时，沸石、麦饭石及陶粒对磷的吸附率最高（59%、23%及21%）；河砂则在酸性条件下吸附效果较好。温度的适当升高有利于磷的吸附，沸石对磷的吸附更符合Langmuir吸附等温式；麦饭石及陶粒用Freundlich吸附等温式拟合性较好；而河砂对磷的吸附均不符合Freundlich和Langmuir吸附等温式。同等条件下，4种矿物材料对磷的吸附量表现为沸石>河砂>麦饭石>陶粒。[结论]沸石和河砂更适合作为渗滤系统除磷的填料。
关键词 矿物材料；磷；吸附；影响因素
中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）19-237-04
磷是污水中主要的污染物之一，未经处理直接排放将导致水体富营养化，对水生生物和人类的健康造成严重的危害[1]。因此，如何高效去除污水中的磷，是水处理界长期关注的问题。渗滤系统作为含磷废水水质改善的重要工艺，已得到了广泛应用。它主要通过填料吸附、化学沉淀及微生物反应等作用去除废水中的磷[2]。其中，填料作为系统的主要组成部分，起着至关重要的作用。理论上，填料对磷的吸附性能增大1倍，可以减少一半的吸附剂用量，从而大幅度降低系统的占地面积。因此，选取价廉易得、生物活性大、磷吸附效果佳的填料是废水处理的关键[3]。
研究发现，某些矿物材料对水中的磷具有很好的吸附性能[4-5]，且不同材料对磷的吸附性能差异明显[6-9]，这与材料种类及外界环境息息相关。笔者以价廉易得的天然矿物材料沸石、麦饭石、陶粒及河砂为吸附剂，探讨其在不同条件下对磷吸附效果的影响，为渗滤系统填料的选择提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料 沸石主要成分为SiO2，含Al、Na、Ca等金属元素。
麦饭石主要成分为SiO2和Al2O3（共占70%以上），含K、Na、Ca、Mg等金属元素。
陶粒主要成分是SiO2和Al2O3，含Ca、Mg、Mn、Fe等金属元素，内部多孔但孔穴直径大小不一。
河砂成分较为复杂，且杂质含量较多，SiO2含量最多，还含有Ca、Mg等金属元素。
1.2 试验仪器 主要仪器包括
DHG-9076A电热恒温鼓风干燥箱（上海圣欣科学仪器有限公司）、
PB-10 pH计（上海实验器材有限公司）、
SHZ-82恒温振荡器（金坛市富华仪器有限公司）、
TD5M-WS离心机（上海卢湘仪离心机仪器有限公司）、
721G分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）。
1.3 试验用水 试验用水为超纯水（18.2 MΩ·cm，赛多利斯）加磷酸二氢钾（KH2PO4，分析纯，在110 ℃下干燥2 h）自配污水。
1.4 试验方法
1.4.1 样品前处理。将天然矿物材料研磨后取直径d<0074 mm的颗粒，分别用超纯水洗滤，去除杂质对吸附效果的影响，最后将洗滤后的样品放入烘箱中105 ℃下干燥24 h。
1.4.2 反应时间的影响。
将1 g样品投入酸洗干燥后的锥形瓶中，加入100 ml初始总磷浓度为20 mg/L的自配污水，加塞放入恒温（25 ℃）振荡器中匀速振荡，一定时间（t=5、10、30 min、1、2、3、4、8、16、24 h）后停止振荡；将样品于离心机（4 000 r/min，10 min）中进行固液分离，取上清液过滤后，测定溶液中的总磷含量。试验均设3组重复，分析结果的相对偏差均小于5%。总磷含量的测定参照《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》（GB 11893-89）。
1.4.3 pH的影响。
称取1 g的样品投入酸洗干燥后的具塞锥形瓶中，分别用0.1 mol/L的H2SO4和0.2 mol/L的KOH调节溶液的pH为3～10。常温（25 ℃）下反应，反应达到平衡后测定总磷浓度。
1.4.4 温度的影响。
将1 g样品投入含100 ml自配污水的具塞锥形瓶中，仅改变反应温度（10、15、20、25、30、35、40 ℃）；反应达到平衡后测定总磷浓度。
1.4.5 初始浓度的影响。
在酸洗干燥后的具塞锥形瓶中加入1 g样品和100 ml不同磷浓度（5、10、20、40、80 mg/L）的自配污水，反应达到平衡后测定总磷浓度。
1.4.6 样品质量的影响。
将样品投入含100 ml自配污水的具塞锥形瓶中振荡反应，仅改变样品质量（0.25、0.5、1、2、4、8 g），反应达到平衡后测定总磷浓度。
2 结果与分析
2.1 反应时间的影响及吸附动力学方程
2.1.1 反应时间的影响。
材料对水溶液中磷的吸附/解吸过程一般分为两个阶段，即速率较快的材料表面吸附阶段，以及速率较慢的扩散孔内吸附和沉淀吸附阶段[10]。整个吸附过程的速率与最终的吸附量由第2阶段控制。由图1可知，在1 h内，矿物材料对磷的表面吸附占据优势，沸石、麦饭石、陶粒及河砂的磷吸附量分别为0.47、0.46、0.44、0.45 mg/g；反应1～4 h后，矿物材料的表面吸附位充分被磷酸盐所占据，达到吸附饱和后不稳定的磷酸盐从吸附位上解吸到水溶液中，而沉淀吸附开始发挥作用，磷吸附量在小范围内上下波动；反应4 h后，表面吸附阶段达到平衡，由沉淀吸附主导磷酸盐的去除，各矿物材料对磷的吸附量达到最佳，分别为1.29、0.44、0.37、1.17 mg/g。 沉淀吸附是指矿物材料中钙镁离子能与吸附在材料表面的磷酸盐形成沉淀物质，最终去除磷。整体上看，4种矿物材料对磷的吸附呈现先快后慢的趋势，反应16 h后达到稳定的吸附量。
2.1.2 吸附动力学方程。
为了进一步分析不同矿物材料对总磷的吸附量，得出反应速率变化规律和物质浓度随时间的变化规律，采用准二级动力学方程进行拟合[11]：
tqt=1k2q2e+tqe
式中，qe、qt分别为吸附平衡及时间t时的吸附质量比，mg/g；k2为准二级动力学速率常数，g/（h·mg）。4种矿物材料的拟合曲线见图2。
由动力学曲线可得出各矿物材料的二级动力学相关系数（表1）。在磷初始浓度为20 mg/L的条件下，4种填料的相关系数R2均大于0.9，呈显著相关，尤其麦饭石呈极显著相关（R2=1.00）。由此可推论，这4种填料对磷的吸附过程符合准二级动力学模型。常温（25 ℃）下，由二级动力学方程计算所得沸石、麦饭石、陶粒及河砂对磷的平衡吸附量为1.28、0.43、0.44、1.19 mg/g，与实测值1.29、0.43、0.37、1.17 mg/g十分接近。这说明在试验条件下，4种矿物材料对水溶液中磷的吸附动力学特征与准二级动力学方程相符合。
2.2 pH的影响 pH是影响吸附作用的重要因素。由图3可知，4种矿物材料的磷吸附量随pH的变化，麦饭石及陶粒变化趋势相同，在pH为6～8时吸附效果较好；天然沸石对磷的吸附量随pH变化波动较大，酸性及碱性条件均不利于磷的吸附，pH=7时吸附效果最佳，吸附量为1.18 mg/g；与其他3种矿物材料所不同的是，河砂在酸性条件下反而能达到较好的吸附效果，河砂含铁水合氧化物，在酸性条件下利于水合物中的部分配体与磷酸根离子发生交换，表现为磷吸附量的增加，在试验条件下其吸附量可达1.08 mg/g。
2.3 温度的影响 由图4可知，沸石、麦饭石、陶粒和河砂的磷吸附量随温度升高的变化趋势大致相同。温度为10～35 ℃时，各吸附量随温度的升高而逐渐增大；继续升高温度，其吸附量变化较小。可能是因为随着反应液中温度的升高，磷酸根离子趋向于从固体状态凝聚成一团，从而使矿物材料不再吸附磷。在实际工程应用中可以推论，夏季矿物材料的除磷效果优于冬季。
2.4 初始浓度的影响
2.4.1 初始浓度对磷吸附的影响。
由图5可知，沸石、麦饭石、陶粒及河砂的磷吸附量随反应液中磷浓度的升高而增大，其最大吸附量依次为1.39、0.78、0.89、1.21 mg/g；继续升高总磷浓度，其吸附量反而会降低。这是因为磷浓度的增加也可能使越来越多的磷酸盐通过某种形式联合起来，形成半径较大的磷集团，当新形成的集团半径大于孔隙口的半径时，会造成洞口的堵塞。在低浓度范围内（<5 mg/L）陶粒及河砂的吸附率较低，低浓度状态下，水溶液中较少的磷不能与吸附材料表面充分接触，从而磷得不到很好的吸附，导致其吸附率不高。
2.4.2 吸附等温线。在磷的吸附试验中，对于单一组分的矿物材料，可采用废水处理中的吸附等温式（Freundlich吸附等温式和Langmuir吸附等温式）进行拟合[12-13]。
Freundlich吸附等温式为：
q=KC1n
式中，q为矿物材料对磷的吸附量；C为平衡时溶液中的磷浓度；K、n为经验常数。该式取对数可得：
lgq=lgK+1nlgC
Langmuir吸附等温式为：
qe=KLQ0Ce1+KLCe
式中，Q0为每克填料吸附磷的极限值，mg/g；KL为与温度、吸附过程焓变有关的常数，L/mg；qe为矿物材料对磷的吸附量，mg/g；Ce为吸附达到平衡时溶液中的总磷浓度，mg/L。上式可改写成：
Ceqe=1Q0KL+CeQ0
由表2可知，麦饭石及陶粒对磷吸附的Freundlich拟合等温吸附方程的相关系数R2达到显著水平（R2>0.8），说明这两种矿物材料对磷的吸附都可以用Freundlich方程来描述；两者的1/n都小于1，其值越小，吸附性能越好，可推断陶粒对磷的吸附稍差于麦饭石。但对于沸石和河砂，其吸附等温式则不符合Freundlich模型。
由表3可知，沸石吸附磷的Langmuir等温吸附线性关系较好（R2>0.9），说明在沸石与废水接触的表面主要形成单分子层吸附，其静态最大吸附量为1.54 mg/g；而麦饭石、陶粒及河砂理论上的Langmuir等温线是不规则曲线（R2远小于0.9），说明它们在吸附磷的过程中不仅仅限于单分子层覆盖，而是物理与化学相互作用的结果。
2.5 材料质量的影响 在进水磷浓度波动较小的前提下，材料用量较多，其除磷效果可以达到较好的状态，但从成本的角度分析，必然导致系统运行前及运行过程中费用的增加；若用量偏少，则无法达到预期的除磷效果，增加其他磷处理过程的负荷。从图6可知，在初始磷浓度为20 mg/L的条件下，随着沸石及河砂投加量的增加，磷吸附率逐渐增大（从36%、34%升至81%、82%），磷吸附量则随之减小（从2.91、2.69 mg/g减至0.20、0.21 mg/g）。但是，当去除效果达到一定程度时，再增加材料的用量会导致其利用率显著降低。主要是由于在此条件下，两种材料对磷的吸附均未达到饱和，仅增加材料投加量，必然降低单位质量材料对磷的吸附量。单位质量的麦饭石及陶粒的磷吸附量随着材料投加量的增加而减少，在试验条件下最大吸附率均为26%。
3 结论
整体上看，4种矿物材料对水溶液中磷的吸附量呈先快后慢的趋势，最终达到吸附平衡。4种矿物材料对磷的吸附量表现为沸石>河砂>麦饭石>陶粒。沸石及河砂均为优良的吸附剂，是渗滤系统填料的较好选择。 pH在磷吸附过程中有着重要的作用。沸石、麦饭石及陶粒在pH=6～8时，均能达到最优的吸附效果，去除率分别为59%、23%、21%；河砂由于其矿物成分及内部结构的影响，它在吸附磷的反应中，酸性条件（pH<7）有利于吸附反应的正向进行。
温度的适当升高促进磷的吸附。在等温吸附方程中，河砂对磷的吸附均不符合Freundlich和Langmuir模型，说明它对磷的去除是物理与化学吸附相互作用的结果；沸石吸附磷的Langmuir等温吸附线性关系较好（R2>0.9），说明在沸石与废水接触的表面主要形成单分子层吸附；麦饭石及陶粒对磷吸附的Freundlich拟合等温吸附方程相关系数R2达到显著水平（R2>0.8），说明这两种矿物材料的吸附都可以用Freundlich方程来描述。
矿物材料投加量与单位质量磷的吸附量成反比。对磷的吸附效果均较好时，麦饭石和陶粒的用量一致，均为沸石或河砂的4倍。
参考文献
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[12] 王浩，陈吕军，温东辉.天然沸石对溶液中氨氮吸附特性研究[J].生态环境，2006，15（2）：219-223.
[13] JORGENSEN T C，WEATHERLEY L R.Ammonia removal from wastewater by ion exchange in the presence of organic contaminants [J].Water Research，2003，37（8）：1723-1728.
关键词 矿物材料；磷；吸附；影响因素
中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）19-237-04
磷是污水中主要的污染物之一，未经处理直接排放将导致水体富营养化，对水生生物和人类的健康造成严重的危害[1]。因此，如何高效去除污水中的磷，是水处理界长期关注的问题。渗滤系统作为含磷废水水质改善的重要工艺，已得到了广泛应用。它主要通过填料吸附、化学沉淀及微生物反应等作用去除废水中的磷[2]。其中，填料作为系统的主要组成部分，起着至关重要的作用。理论上，填料对磷的吸附性能增大1倍，可以减少一半的吸附剂用量，从而大幅度降低系统的占地面积。因此，选取价廉易得、生物活性大、磷吸附效果佳的填料是废水处理的关键[3]。
研究发现，某些矿物材料对水中的磷具有很好的吸附性能[4-5]，且不同材料对磷的吸附性能差异明显[6-9]，这与材料种类及外界环境息息相关。笔者以价廉易得的天然矿物材料沸石、麦饭石、陶粒及河砂为吸附剂，探讨其在不同条件下对磷吸附效果的影响，为渗滤系统填料的选择提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料 沸石主要成分为SiO2，含Al、Na、Ca等金属元素。
麦饭石主要成分为SiO2和Al2O3（共占70%以上），含K、Na、Ca、Mg等金属元素。
陶粒主要成分是SiO2和Al2O3，含Ca、Mg、Mn、Fe等金属元素，内部多孔但孔穴直径大小不一。
河砂成分较为复杂，且杂质含量较多，SiO2含量最多，还含有Ca、Mg等金属元素。
1.2 试验仪器 主要仪器包括
DHG-9076A电热恒温鼓风干燥箱（上海圣欣科学仪器有限公司）、
PB-10 pH计（上海实验器材有限公司）、
SHZ-82恒温振荡器（金坛市富华仪器有限公司）、
TD5M-WS离心机（上海卢湘仪离心机仪器有限公司）、
721G分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）。
1.3 试验用水 试验用水为超纯水（18.2 MΩ·cm，赛多利斯）加磷酸二氢钾（KH2PO4，分析纯，在110 ℃下干燥2 h）自配污水。
1.4 试验方法
1.4.1 样品前处理。将天然矿物材料研磨后取直径d<0074 mm的颗粒，分别用超纯水洗滤，去除杂质对吸附效果的影响，最后将洗滤后的样品放入烘箱中105 ℃下干燥24 h。
1.4.2 反应时间的影响。
将1 g样品投入酸洗干燥后的锥形瓶中，加入100 ml初始总磷浓度为20 mg/L的自配污水，加塞放入恒温（25 ℃）振荡器中匀速振荡，一定时间（t=5、10、30 min、1、2、3、4、8、16、24 h）后停止振荡；将样品于离心机（4 000 r/min，10 min）中进行固液分离，取上清液过滤后，测定溶液中的总磷含量。试验均设3组重复，分析结果的相对偏差均小于5%。总磷含量的测定参照《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》（GB 11893-89）。
1.4.3 pH的影响。
称取1 g的样品投入酸洗干燥后的具塞锥形瓶中，分别用0.1 mol/L的H2SO4和0.2 mol/L的KOH调节溶液的pH为3～10。常温（25 ℃）下反应，反应达到平衡后测定总磷浓度。
1.4.4 温度的影响。
将1 g样品投入含100 ml自配污水的具塞锥形瓶中，仅改变反应温度（10、15、20、25、30、35、40 ℃）；反应达到平衡后测定总磷浓度。
1.4.5 初始浓度的影响。
在酸洗干燥后的具塞锥形瓶中加入1 g样品和100 ml不同磷浓度（5、10、20、40、80 mg/L）的自配污水，反应达到平衡后测定总磷浓度。
1.4.6 样品质量的影响。
将样品投入含100 ml自配污水的具塞锥形瓶中振荡反应，仅改变样品质量（0.25、0.5、1、2、4、8 g），反应达到平衡后测定总磷浓度。
2 结果与分析
2.1 反应时间的影响及吸附动力学方程
2.1.1 反应时间的影响。
材料对水溶液中磷的吸附/解吸过程一般分为两个阶段，即速率较快的材料表面吸附阶段，以及速率较慢的扩散孔内吸附和沉淀吸附阶段[10]。整个吸附过程的速率与最终的吸附量由第2阶段控制。由图1可知，在1 h内，矿物材料对磷的表面吸附占据优势，沸石、麦饭石、陶粒及河砂的磷吸附量分别为0.47、0.46、0.44、0.45 mg/g；反应1～4 h后，矿物材料的表面吸附位充分被磷酸盐所占据，达到吸附饱和后不稳定的磷酸盐从吸附位上解吸到水溶液中，而沉淀吸附开始发挥作用，磷吸附量在小范围内上下波动；反应4 h后，表面吸附阶段达到平衡，由沉淀吸附主导磷酸盐的去除，各矿物材料对磷的吸附量达到最佳，分别为1.29、0.44、0.37、1.17 mg/g。 沉淀吸附是指矿物材料中钙镁离子能与吸附在材料表面的磷酸盐形成沉淀物质，最终去除磷。整体上看，4种矿物材料对磷的吸附呈现先快后慢的趋势，反应16 h后达到稳定的吸附量。
2.1.2 吸附动力学方程。
为了进一步分析不同矿物材料对总磷的吸附量，得出反应速率变化规律和物质浓度随时间的变化规律，采用准二级动力学方程进行拟合[11]：
tqt=1k2q2e+tqe
式中，qe、qt分别为吸附平衡及时间t时的吸附质量比，mg/g；k2为准二级动力学速率常数，g/（h·mg）。4种矿物材料的拟合曲线见图2。
由动力学曲线可得出各矿物材料的二级动力学相关系数（表1）。在磷初始浓度为20 mg/L的条件下，4种填料的相关系数R2均大于0.9，呈显著相关，尤其麦饭石呈极显著相关（R2=1.00）。由此可推论，这4种填料对磷的吸附过程符合准二级动力学模型。常温（25 ℃）下，由二级动力学方程计算所得沸石、麦饭石、陶粒及河砂对磷的平衡吸附量为1.28、0.43、0.44、1.19 mg/g，与实测值1.29、0.43、0.37、1.17 mg/g十分接近。这说明在试验条件下，4种矿物材料对水溶液中磷的吸附动力学特征与准二级动力学方程相符合。
2.2 pH的影响 pH是影响吸附作用的重要因素。由图3可知，4种矿物材料的磷吸附量随pH的变化，麦饭石及陶粒变化趋势相同，在pH为6～8时吸附效果较好；天然沸石对磷的吸附量随pH变化波动较大，酸性及碱性条件均不利于磷的吸附，pH=7时吸附效果最佳，吸附量为1.18 mg/g；与其他3种矿物材料所不同的是，河砂在酸性条件下反而能达到较好的吸附效果，河砂含铁水合氧化物，在酸性条件下利于水合物中的部分配体与磷酸根离子发生交换，表现为磷吸附量的增加，在试验条件下其吸附量可达1.08 mg/g。
2.3 温度的影响 由图4可知，沸石、麦饭石、陶粒和河砂的磷吸附量随温度升高的变化趋势大致相同。温度为10～35 ℃时，各吸附量随温度的升高而逐渐增大；继续升高温度，其吸附量变化较小。可能是因为随着反应液中温度的升高，磷酸根离子趋向于从固体状态凝聚成一团，从而使矿物材料不再吸附磷。在实际工程应用中可以推论，夏季矿物材料的除磷效果优于冬季。
2.4 初始浓度的影响
2.4.1 初始浓度对磷吸附的影响。
由图5可知，沸石、麦饭石、陶粒及河砂的磷吸附量随反应液中磷浓度的升高而增大，其最大吸附量依次为1.39、0.78、0.89、1.21 mg/g；继续升高总磷浓度，其吸附量反而会降低。这是因为磷浓度的增加也可能使越来越多的磷酸盐通过某种形式联合起来，形成半径较大的磷集团，当新形成的集团半径大于孔隙口的半径时，会造成洞口的堵塞。在低浓度范围内（<5 mg/L）陶粒及河砂的吸附率较低，低浓度状态下，水溶液中较少的磷不能与吸附材料表面充分接触，从而磷得不到很好的吸附，导致其吸附率不高。
2.4.2 吸附等温线。在磷的吸附试验中，对于单一组分的矿物材料，可采用废水处理中的吸附等温式（Freundlich吸附等温式和Langmuir吸附等温式）进行拟合[12-13]。
Freundlich吸附等温式为：
q=KC1n
式中，q为矿物材料对磷的吸附量；C为平衡时溶液中的磷浓度；K、n为经验常数。该式取对数可得：
lgq=lgK+1nlgC
Langmuir吸附等温式为：
qe=KLQ0Ce1+KLCe
式中，Q0为每克填料吸附磷的极限值，mg/g；KL为与温度、吸附过程焓变有关的常数，L/mg；qe为矿物材料对磷的吸附量，mg/g；Ce为吸附达到平衡时溶液中的总磷浓度，mg/L。上式可改写成：
Ceqe=1Q0KL+CeQ0
由表2可知，麦饭石及陶粒对磷吸附的Freundlich拟合等温吸附方程的相关系数R2达到显著水平（R2>0.8），说明这两种矿物材料对磷的吸附都可以用Freundlich方程来描述；两者的1/n都小于1，其值越小，吸附性能越好，可推断陶粒对磷的吸附稍差于麦饭石。但对于沸石和河砂，其吸附等温式则不符合Freundlich模型。
由表3可知，沸石吸附磷的Langmuir等温吸附线性关系较好（R2>0.9），说明在沸石与废水接触的表面主要形成单分子层吸附，其静态最大吸附量为1.54 mg/g；而麦饭石、陶粒及河砂理论上的Langmuir等温线是不规则曲线（R2远小于0.9），说明它们在吸附磷的过程中不仅仅限于单分子层覆盖，而是物理与化学相互作用的结果。
2.5 材料质量的影响 在进水磷浓度波动较小的前提下，材料用量较多，其除磷效果可以达到较好的状态，但从成本的角度分析，必然导致系统运行前及运行过程中费用的增加；若用量偏少，则无法达到预期的除磷效果，增加其他磷处理过程的负荷。从图6可知，在初始磷浓度为20 mg/L的条件下，随着沸石及河砂投加量的增加，磷吸附率逐渐增大（从36%、34%升至81%、82%），磷吸附量则随之减小（从2.91、2.69 mg/g减至0.20、0.21 mg/g）。但是，当去除效果达到一定程度时，再增加材料的用量会导致其利用率显著降低。主要是由于在此条件下，两种材料对磷的吸附均未达到饱和，仅增加材料投加量，必然降低单位质量材料对磷的吸附量。单位质量的麦饭石及陶粒的磷吸附量随着材料投加量的增加而减少，在试验条件下最大吸附率均为26%。
3 结论
整体上看，4种矿物材料对水溶液中磷的吸附量呈先快后慢的趋势，最终达到吸附平衡。4种矿物材料对磷的吸附量表现为沸石>河砂>麦饭石>陶粒。沸石及河砂均为优良的吸附剂，是渗滤系统填料的较好选择。 pH在磷吸附过程中有着重要的作用。沸石、麦饭石及陶粒在pH=6～8时，均能达到最优的吸附效果，去除率分别为59%、23%、21%；河砂由于其矿物成分及内部结构的影响，它在吸附磷的反应中，酸性条件（pH<7）有利于吸附反应的正向进行。
温度的适当升高促进磷的吸附。在等温吸附方程中，河砂对磷的吸附均不符合Freundlich和Langmuir模型，说明它对磷的去除是物理与化学吸附相互作用的结果；沸石吸附磷的Langmuir等温吸附线性关系较好（R2>0.9），说明在沸石与废水接触的表面主要形成单分子层吸附；麦饭石及陶粒对磷吸附的Freundlich拟合等温吸附方程相关系数R2达到显著水平（R2>0.8），说明这两种矿物材料的吸附都可以用Freundlich方程来描述。
矿物材料投加量与单位质量磷的吸附量成反比。对磷的吸附效果均较好时，麦饭石和陶粒的用量一致，均为沸石或河砂的4倍。
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