In situ immobilization of phosphorus (P) by using P binding agents is a facile and effective strategy for eutrophication control. Currently, the most successful commercial agent (Phoslock, a lanthanum modified bentonite, LMB) still suffers low P removal efficiency from natural waters of complex chemistry, largely due to the competitive complexation of the active La species by humic substances (HAs) and bicarbonate. Herein, we describe an attempt to address these issues by intercalating La into Mg/Fe layered double hydroxides, a pyroaurite-like anionic clay, to obtain a hybrid agent (denoted L-CMF-1.0) of phosphate capacity five times higher than that of LMB. More attractively, the binding stability and capacity of L-CMF-1.0 toward P were significantly enhanced in the presence of HAs and bicarbonate, resulting in a high La usage (P/La ratio at ∼1.30). A continuous P immobilization test in the simulated natural waters validates that the addition of L-CMF-1.0 at 0.12 g/L could result in an efficient P removal from 580 μg/L to <100 μg/L within 38 days, outperforming LMB within 10 days only under otherwise identical conditions. Such improvement results from the rational design of the agent structure, i.e., the host, not only contributes to the direct P uptake but also provides a flexible nanoshelter microenvironment to favor the specific La–P interaction under complex solution chemistry. This work is believed to shed new light on the rational design of P binding agent for enhanced eutrophication control.

中文翻译：

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镧改性类焦金铁矿的磷结合：性能和机制

就地通过使用 P 结合剂固定磷 (P) 是控制富营养化的一种简便有效的策略。目前，最成功的商业试剂（Phoslock，一种镧改性膨润土，LMB）仍然从复杂化学的天然水中去除 P 效率低，这主要是由于腐殖质（HA）和碳酸氢盐对活性 La 物种的竞争性络合。在本文中，我们描述了通过将 La 嵌入 Mg/Fe 层状双氢氧化物（一种焦金酸盐状阴离子粘土）中来解决这些问题的尝试，以获得磷酸盐容量是其五倍的杂化剂（表示为 L-CMF-1.0）。 LMB。更吸引人的是，在 HA 和碳酸氢盐的存在下，L-CMF-1.0 对 P 的结合稳定性和能力显着增强，导致高的 La 使用量（P/La 比约为 1.30）。在模拟天然水中进行的连续磷固定试验证实，添加 0.12 g/L 的 L-CMF-1.0 可在 38 天内将磷从 580 μg/L 有效去除至 <100 μg/L，在仅在其他条件相同的情况下才 10 天。这种改进来自代理结构（即宿主）的合理设计，不仅有助于直接吸收 P，而且提供灵活的纳米庇护所微环境，有利于复杂溶液化学下的特定 La-P 相互作用。这项工作被认为为合理设计磷结合剂以增强富营养化控制提供了新的思路。38 天内达到 100 μg/L，仅在其他条件相同的情况下在 10 天内优于 LMB。这种改进来自代理结构（即宿主）的合理设计，不仅有助于直接吸收 P，而且提供灵活的纳米庇护所微环境，有利于复杂溶液化学下的特定 La-P 相互作用。这项工作被认为为合理设计磷结合剂以增强富营养化控制提供了新的思路。38 天内达到 100 μg/L，仅在其他条件相同的情况下在 10 天内优于 LMB。这种改进来自代理结构（即宿主）的合理设计，不仅有助于直接吸收 P，而且提供灵活的纳米庇护所微环境，有利于复杂溶液化学下的特定 La-P 相互作用。这项工作被认为为合理设计磷结合剂以增强富营养化控制提供了新的思路。