The development of an efficient adsorbent is required in tertiary wastewater treatment stages to reduce the phosphate–phosphorous content within regulatory levels (1 mg L−1 total phosphorous). In this study, a natural muscovite was used for the preparation of muscovite/zeolite composites and the incorporation of Fe3+/Mn2+ (oxy)hydroxide nanoparticles for the recovery of phosphate from synthetic wastewater. The raw muscovite MC and the obtained muscovite/sodalite composite LMC were used in the powder form for the phosphate adsorption in batch mode. A muscovite/analcime composite was obtained in the pellets PLMCT3 and monolith SLMCT2 forms for the evaluation in fixed-bed mode for continuous operation. The effect of pH, equilibrium and kinetic parameters on phosphate adsorption and its further reuse in sorption–desorption cycles were determined. The characterization of the adsorbents determined the Fe3+ and Mn2+ incorporation into the muscovite/zeolite composite’s structure followed the occupancy of the extra-framework octahedral and in the framework tetrahedral sites, precipitation and inner sphere complexation. The adsorbents used in this study (MC, LMC, PLMCT3 and SLMCT2) were effective for the phosphate recovery without pH adjustment requirements for real treated wastewater. Physical (e.g., electrostatic attraction) and chemical (complexation reactions) adsorption occurred between the protonated Fe3+/Mn2+ (oxy)hydroxy groups and phosphate anions. Higher ratios of adsorption capacities were obtained by powder materials (MC and LMC) than the pellets and monoliths forms (PLMCT3 and SLMCT2). The equilibrium adsorption of phosphate was reached within 30 min for powder forms (MC and LMC) and 150 min for pellets and monoliths forms (PLMCT3 and SLMCT2); because the phosphate adsorption was governed by the diffusion through the internal pores. The adsorbents used in this study can be applied for phosphate recovery from wastewater treatment plants in batch or fixed-bed mode with limited reusability. However, they have the edge of environmentally friendly final disposal being promissory materials for soil amendment applications.

Ante el aumento exponencial de la eutrofización resulta necesario el desarrollo de tecnologías orientadas al tratamiento terciario de aguas residuales hasta llegar a niveles según las diferentes regulaciones a nivel mundial. Es así como en este estudio se presenta información relevante sobre la aplicación de una moscovita natural  para la obtención de un composito que permita reducir la concentración de fosfato en soluciones acuosas. De esta forma ha sido posible obtener un composito pollucita/ferrihidrita/hematita en forma de pellets como principales fases mineralógicas. De esta forma se llevó a cabo una amplia variedad de pruebas experimentales en batch para valorar la efectividad de la adsorción de fosfatos por parte de la muscovita en polvo (P1M2—Fe—Al) y del composito pollucita/ferrihidrita/hematita (pellets). La adsorción tuvo lugar mediante adsorción física y química; adicionalmente, los ensayos de fraccionamiento de fosfato permitieron corroborar los mecanismos de adsorción propuestos mediante atracción electrostática y mediante reacciones de complejación monodentada y bidentada. Además, la adsorción de fosfato es viable en condiciones normales del agua residual tratada, toda vez que el adsorbente no requiere ajuste de pH. El adsorbente en pellets presentó una adsorción relativamente lenta, ya que al parecer la difusión intraparticular es el mecanismo principal que govierna la adsorción de fosfato. Siendo así que en dos horas de adsorción fue posible adsorber el 50% de fosfato. El adsorbente en polvo tuvo una mejor adsorción en comparación con los pellets, toda vez que con la calcinación la porosidad se bloquea los canales de acceso para la unión del fosfato con los grupos oxi hidróxido de hierro y aluminio. La regeneración de los pellets fue limitada por lo que se evidenció la posibilidad de la disposición final de este adsorbente como mejorador de suelos, aportando nutrientes para el crecimiento de plantas. Así el uso de los composito pollucita/ferrihidrita/hematita puede contribuir a solventar la problemática ligada a las altas concentraciones de nutrientes en el agua residual tratada y por otra parte a la recuperación de fosfatos que pueden ser añadido al suelo.