[發(fā)明專利]一種磁性可回收碳酸氧鑭除磷吸附劑的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911037664.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN110694583B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王威;單蘇潔;崔福義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/06
• 分類號(hào): B01J20/06;B01J20/28;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/10
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發(fā)明公開了一種磁性可回收碳酸氧鑭除磷吸附劑的制備方法及其應(yīng)用，所述方法包括如下步驟：步驟一、鑭/鐵復(fù)合金屬有機(jī)框架前驅(qū)體的合成；步驟二、一次煅燒；步驟三、二次煅燒。本發(fā)明制備的磁性可回收碳酸氧鑭吸附劑外觀上看為紅褐色粉末固體，微觀結(jié)構(gòu)顯示為明顯的棒狀及無(wú)定型混雜結(jié)構(gòu)，吸附劑表明粗糙多孔，兼具納米材料較強(qiáng)的吸附能力與磁性材料較好的磁分離能力。本發(fā)明制備的可回收磁性碳酸氧鑭除磷吸附劑可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廢水和生活污水等中高濃度磷及地表水和二沉池出水等中低濃度磷的去除。本發(fā)明磁性可回收吸附劑的制備方法具有制備工藝簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性較好、制備周期短等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水體污染處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于去除水體中磷酸根的磁性可回收除磷吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

磷是構(gòu)成生命體基本物質(zhì)核酸不可或缺的元素，也是不可再生的自然資源。水中適量磷的存在有利于促進(jìn)水生植物的生長(zhǎng)，維系水生生態(tài)系統(tǒng)平衡。一旦水體中磷的濃度超過一定限值，過量磷的存在會(huì)刺激水體中藻類及其它浮游生物的大量增殖，導(dǎo)致水體中溶解氧濃度降低，魚類等其它生物大量死亡，水質(zhì)惡化，形成富營(yíng)養(yǎng)化水體。一方面會(huì)降低水體的景觀、娛樂及通航功能，造成經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，會(huì)破壞水體生物的多樣性，導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)失衡。

水體中氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素過剩是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素。相較于氮的廣泛來源—其可通過生物固氮作用將大氣中的N₂轉(zhuǎn)化為可利用的氮源。對(duì)水體中磷含量的控制更為有效，且更經(jīng)濟(jì)可行。

目前水體中磷去除的手段主要包括化學(xué)沉淀法、生物處理方法及吸附法等。其中，吸附法由于操作簡(jiǎn)單、成本低、去除效率高，且具有回收不可再生磷資源的潛在優(yōu)勢(shì)，受到越來越多的關(guān)注。此外，為滿足越來越嚴(yán)苛的磷排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的提標(biāo)改造計(jì)劃，很多單位將除磷吸附劑作為常規(guī)水處理后續(xù)階段中補(bǔ)充除磷的手段。

鑭作為一種儲(chǔ)量豐富的稀土元素，價(jià)格相對(duì)低廉，其f軌道特殊的電子排布結(jié)構(gòu)使鑭對(duì)磷酸根具有較強(qiáng)的吸附親和能力，可與水體中的磷作用生成難溶的鑭-磷酸鹽絡(luò)合物（LaPO₄，pK_sp=26.15）而將其去除。由澳大利亞CISRO開發(fā)的鑭改性膨潤(rùn)土吸附劑Phoslock^?目前已被用于修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化的水體及底泥，其它鑭基復(fù)合吸附材料也不斷地被開發(fā)及研究。然而，已公開的很多鑭基負(fù)載材料由于鑭負(fù)載量低，活性吸附位點(diǎn)不足，導(dǎo)致吸附容量受限，選擇性不足，極大的限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用。另一方面，很多鑭負(fù)載材料多為微米或納米級(jí)別，吸附后較難通過直接沉淀將其去除，實(shí)驗(yàn)室所用的離心、抽濾等手段需要耗費(fèi)大量的能量，均不適用于水處理后吸附材料的回收脫附再利用。由于具有較高的分離效率，較短的分離時(shí)間與相對(duì)較低的能耗需求，磁分離用于回收用過的吸附材料已吸引了廣泛的關(guān)注。

因此，開發(fā)一種磁性可回收、易大規(guī)模生產(chǎn)使用且對(duì)水體中磷具有良好去除效果的除磷吸附劑具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決多數(shù)鑭基負(fù)載材料吸附容量相對(duì)較低及其吸附后難以回收再利用的問題，本發(fā)明提供了一種制備過程簡(jiǎn)單、制備成本低廉、對(duì)水體中磷去除效果良好且容易磁分離回收再利用的磁性可回收碳酸氧鑭除磷吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明制備的可回收磁性碳酸氧鑭除磷吸附劑可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廢水和生活污水等中高濃度磷及地表水和二沉池出水等中低濃度磷的去除。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種磁性可回收碳酸氧鑭除磷吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、鑭/鐵復(fù)合金屬有機(jī)框架前驅(qū)體的合成：

（1）稱取均苯三甲酸，溶解于水/酒精混合溶液中，在60~80?℃的條件下保溫0.5?~1.5?h，得到A液；

（2）稱取六水合硝酸鑭和六水合氯化鐵固體，溶于去離子水中，得到B液；