磷是作物生长的关键养分，其充足供应直接关系到粮食安全和生态系统稳定性[1]。为了提高粮食产量，农业生产中普遍过量使用磷肥，导致磷在土壤中不断积累，有限的磷矿资源被浪费[2]。研究表明，只有约10-30%的磷肥能被植物有效吸收和利用，其余部分通过地表径流和淋溶进入水体，引发富营养化并加剧农业非点源污染[3]。因此，探索高效的磷回收技术和改进肥料利用方法对于环境保护和可持续农业发展至关重要。
已有多种技术用于从富营养化水体中去除磷，主要包括化学沉淀[4]、吸附[5]、膜过滤[6]和高级氧化技术[7]。其中，吸附技术因操作简单、能耗低、可重复使用以及对低浓度磷具有高去除效率而具有显著的经济和技术优势[8]。近期研究越来越多地关注低成本和环保型吸附剂的开发，特别是利用秸秆、木屑和畜禽粪便等废弃物生物质前体制备吸附剂[9]。由这些废弃物生物质热解得到的生物炭具有较大的比表面积、发达的孔结构和丰富的表面官能团[10]。这些优越特性使得生物炭成为负载金属基材料以构建吸附剂的理想基底，显著提高了磷的吸附能力和选择性[11]。例如，Ou等人证明，来自不同原料（杨树、小麦麸皮、甘蔗渣和竹子）的Fe/Ca改性生物炭能有效去除工业废水中的高浓度磷酸盐[12]。Lu等人在600°C下优化了Fe/La/Mg改性生物炭，实现了最大磷吸附容量50.58 mg·g−1，同时具有良好的成本效益[13]。鉴于钙的成本低廉、天然丰富（Fe ≈ Ca > Mg ≫ La）和良好的生物相容性，将钙掺入生物炭被认为是一种有前景的磷去除策略[14]。然而，目前钙通常以高碱性和高反应性的形式引入，这可能会降低载磷生物炭的肥料价值。
对于某些作物（如玉米）的幼苗期发育来说，充足的磷供应尤为重要。载磷生物炭可作为缓释磷肥料施用于土壤，将废水中的磷转化为植物可利用的形式，实现养分循环[15][16]。由于生物炭固有的多孔结构，这一策略还能同时提高土壤的保水能力和养分保持能力[17]。潘等人使用CaCl2改性生物炭从废水中回收磷，所得载磷生物炭作为肥料有效促进了作物生长[18]。除了磷之外，钙也是植物必需的次要营养元素[19]。蛋壳中含约83%的CaCO3，是一种有利的钙来源[20]。传统方法通常在N2气氛下将蛋壳热解为高活性的CaO，部分CaO会水合形成Ca(OH)2[21]。虽然这类高碱性物质能迅速中和土壤酸性，但存在局部过碱化的风险[22]。更重要的是，CaO与磷快速反应生成的羟基磷灰石（Ca5(PO4)3(OH)）溶解度极低，可能限制回收磷作为养分的供应能力。如果在热解过程中有意识地抑制CaCO3向CaO的转化，所得材料的碱性会减弱，从而避免形成植物难以利用的磷形态。
因此，本研究提出了一种半封闭热解法制备蛋壳改性油菜秸秆生物炭（BCE），通过限制CaCO3的分解来降低吸附剂的碱性，从而提高载磷材料（BCE-P）在土壤中的适用性。具体目标如下：（1）确定合成BCE的最佳材料配比并分析生物炭样品的物理化学性质；（2）结合表征分析和吸附模型研究BCE在水溶液中的磷吸附机制；（3）揭示BCE-P在土壤中的养分释放机制；（4）评估BCE-P对玉米生长和酸性土壤改良的潜力。通过解决富营养化问题，本研究提出了一种将污染物转化为养分资源的可持续磷管理新方法。
