[發明專利]一種載鎂生物復合材料及其制備和使用方法

有效

• 申請號: 201510042412.6
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104667880B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王素鳳;馬夢璇
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明涉及一種生物復合材料及其制備和使用方法。

背景技術

金屬氧化物是一種人工合成的高效吸附劑，廣泛應用于含磷廢水的吸附。然而傳統納米金屬氧化物除磷吸附劑受結構影響存在孔道內顆粒團聚、吸附傳質速率不佳，導致吸附劑工作利用率低的技術缺憾。所以利用吸附樹脂固載納米金屬氧化物制備新型吸附材料的研究越來越多。雖然這種新型吸附材料有較好的吸附效果，但樹脂不能被生物降解，吸附劑的再生需消耗化學試劑，再生費用高，且吸附劑所吸附的磷得不到回收利用。目前使用鹵蟲卵殼作為載體制備生物復合材料的專利主要有：專利號為ZL201210479389.3的一種載銀抗菌生物復合材料的制備工藝，專利號為ZL201210506670.1的一種負載TiO₂生物復合材料及用途和專利號為201310442369.3的一種載氧化鋯除磷生物復合材料的制備及除磷方法。載銀抗菌生物復合材料和載TiO₂生物復合材料雖然都以鹵蟲卵殼作為載體，但是其應用于對殺菌和去除甲醛。固載氧化鋯生物復合材料雖然對磷有很好的去除效果，但是卻不能用于緩釋肥料使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種生產工藝易控制、生產成本較低、具有更好的吸磷和釋磷效果的載鎂生物復合材料及其制備和使用方法。本發明主要是以生物材料鹵蟲卵殼為載體，固載鎂，制備載鎂生物復合材料，利用該材料吸附含磷污水中的磷，并使用聚磷的載鎂生物復合材料作為緩釋肥料應用于植物栽培。

本發明的載鎂生物復合材料是由硝酸鎂、氫氧化鈉和鹵蟲卵殼制備而成。

上述載鎂生物復合材料的制備方法如下：

將硝酸鎂配置成水溶液，其質量百分數為5-40％，向每100mL上述水溶液中加入事先超聲2-8h并洗凈烘干的鹵蟲卵殼2-8g，在10-25℃、超聲頻率60-100Hz、超聲功率50W的條件下超聲分散2-8h，在室溫下磁力攪拌10-20h，使鹵蟲卵殼全部沉到容器底部，溶液在40-80℃的水浴鍋中蒸干，每100mL質 量分數為0.4-4％的NaOH溶液加入上述蒸干的鹵蟲卵殼0.5-2g，磁力攪拌8-12h。過濾，用去離子水清洗至中性，烘干，得到鹵蟲卵殼載鎂生物復合材料。其中鎂的固載量為60-90％。

上述載鎂生物復合材料的除磷方法：

按每100mL濃度為5-30mg/L的KH₂PO₄，加入1-5g鹵蟲卵殼載鎂生物復合材料的比例，將它們放入到容器中混合，并使用NaOH和HCl將上述混合溶液的pH值調整為2-12，在室溫(25℃)下恒溫震蕩，轉速為120-200rpm。24h之后測定溶液中的含磷量，其去除率在45-80％，出水濃度均滿足城鎮污水排放標準中的一級標準。存在競爭離子Cl^-，NO₃^-，HCO₃^-，腐殖酸(HA)時載鎂生物復合材料對磷的去除效果未受到明顯影響，仍可達到上述的出水標準。該載鎂生物復合材料在吸附磷后，用去離子水洗凈烘干，得到聚磷載鎂生物復合材料。

上述聚磷載鎂生物復合材料做為磷緩釋肥的使用方法：

以施加量為157.27-786.35g/m²，將上述聚磷載鎂生物復合材料施入土壤中，可有效促進種子的萌發，及根、莖、葉的生長，是一種載體可以生物降解的磷緩釋肥。

本發明與現有技術相比較具有如下優點：

(1)生產工藝易控制，生產成本較低。

(2)鹵蟲卵殼是一種生物資源，是水產養殖的廢棄物，利用鹵蟲卵殼作為吸附劑載體，實現了廢棄生物資源的再利用。卵殼具有良好的生物兼容性，機械強度優良，其獨特的遞進式階梯孔隙結構，利于承載物的分散固定及吸附質的傳質，能夠避免發生傳質阻塞及團聚現象，是難得的天然多孔載體。

(3)本發明的載鎂生物復合材料對磷具有良好的吸附效果，去除效率為45-80％，磷的出水濃度可降達到排放標準。

(4)吸附磷的聚磷載鎂生物復合材料可有效緩釋出磷，是一種可生物降解的緩釋肥料。

具體實施方式：

實施例1：