1.磷和氟的基本性质

污染源排出的磷进入天然水体后，以多种形态存在，主要包括正磷酸盐（PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO^4-）、聚合磷酸盐（P₂O₇^4-、P₃O₁₀^5-等）和有机磷^[1]。在城市污水处理中，微生物通过厌氧水解和好氧氧化等作用，将有机磷和聚磷转化为正磷酸盐，城市污水二级处理后的出水中也以正磷酸盐为主。正磷酸盐在水体中易电离，根据pH的不同，可形成H₃PO₄、 H₂PO^4- 、HPO₄^2-和PO₄^3-四种形态。溶解态的正磷酸盐更容易被藻类等植物吸收利用，有利于促进营养物质循环，但产生的环境效应往往也越明显^[2]。

氟（F）是地球系统中构成生物体并参与新陈代谢过程必不可少的主要元素之一。自然环境中F的存在形态多种多样。以化合物类型来分，总体上可分为有机氟和无机氟。有机氟主要是包括含氟医药、氟农药、氟染料等，其中全氟化物是一类颇受关注的有机氟污染物；无机氟种类简单，因为F的电负性很高（4.0），容易获得电子而成为氟离子（F^-），水体中的无机氟多为离子态^[3]。

2.水体磷和氟的污染现状及来源

过量的磷排入水体，会造成水体富营养化。水体的富营养化指磷、氮等营养元素过量进入水体使得水体生态系统的生产力急剧增加，引发藻类和其他自养型浮游生物繁殖旺盛，过度消耗水体中的溶解氧，水质不断恶化，鱼类及其他生物因缺氧而大量死亡，水生生态系统严重失衡的现象。其中磷被认为是最主要的限制因素^[4]，通常认为如果湖水中磷酸阴离子浓度超过2 μmol/L就会导致水体富营养化。随着人类活动的加剧，越来越多的含磷废水被排入水体中，造成严重的水体污染，进而影响人类身体健康。磷广泛存在于土壤及水体中。一般情况下，天然水体中磷的含量很低，其来源主要有四个方面^[1,5] ：①地表径流、降水与土壤侵蚀；②农业排水；③养殖投饵及动物排泄；④生活污水及工业废水。

几乎所有的天然水中都含有氟离子，平均含量在0.1~1.5 ppm之间。水中氟含量波动范围很大，浓度低者在0.012 mg/L以下，高者甚至可达100mg/L以上^[3] 。我国高氟地下水分布非常广泛，遍布27个省、市及自治区，尤其华北、西北干旱半干旱地区最为严重^[6,7]，这些地区地下水氟含量几乎都大于1.0 mg/L。高含氟废水的处理在很长的一段时间内并没有受到人们的普遍重视，直到20世纪70年代80年代后，地方性氟中毒才逐渐引起国内外的关注。我国目前含氟废水排放源主要有三类：以萤石为原料直接生产氟化物的工业；应用氟化物为原料加工生产其它产品的工业；因工业原料中含氟而在生产中排氟的工业^[8]。这些行业的共同特征是以含氟矿物为主要原料或辅助原料，在其冶炼、生产过程中，氟从矿物中分解而进入环境，造成氟污染^[9]。

3.水中磷和氟的处理研究进展

日益严重的水体磷污染和氟污染严重的破坏了环境和威胁了人类的身体健康，为了有效解决此污染问题，世界各国研发了各种解决磷污染和氟污染的处理方法。其中，最常用的处理方法为以下几种。

废水除磷的方法主要包括:生物法、化学沉淀法、物理吸附法、膜技术处理法和土壤处理法等^[10]；饮用水除氟技术主要有吸附、沉淀、离子交换以及膜分离技术等^[11]。其中，吸附法除磷是利用吸附剂本身的高表面能和大比表面积，通过磷在吸附剂表面的一系列吸附反应，并进一步通过解吸过程，实现磷从废水中的分离和磷资源的回收^[12]。含氟废水与吸附剂接触后，F^-被吸附在吸附剂表面；吸附饱和后，吸附剂可脱附再生恢复吸附能力^[8]。

4.金属氧化物复合材料吸附除磷和氟的研究进展