[發明專利]一種改性纖維素基除磷吸附劑的制備方法

有效

• 申請號: 201911336420.6
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN110947371B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 王瑋;姜帥;孫旭;張勝文;白繪宇
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種改性纖維素基除磷吸附劑的制備方法，屬于高分子材料改性技術領域。本發明采用原位溶劑置換方法以低熔點酸酐對再生纖維素水凝膠接枝改性，然后以之為載體在其多孔結構內原位生成納米稀土氫氧化物，復合材料無需進一步處理直接以含水凝膠形式直接用于磷酸鹽污水處理。本發明的方法制備工藝簡單，綠色環保，所得吸附劑具有較高的磷酸鹽吸附容量且稀土氫氧化物利用效率高，吸附完成后易于從溶液中分離出來，在處理含磷污水方面具有潛在的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種改性纖維素基除磷吸附劑的制備方法，屬于高分子材料改性技術領域。

背景技術

近年來大量含磷污水未經處理直接排放導致水體富營養化，水生生態系統被破壞，有效降低水體中磷酸鹽含量是防治水體富營養化、治理水體污染的重要途徑，尋找一種高效經濟的除磷劑成為研究熱點。

目前常用的除磷技術有吸附、化學沉淀、膜分離、生物處理、電解等。其中吸附法操作簡單，高效快速，成本低廉，尋找一種合適吸附劑成為研究熱點。

研究發現稀土對磷酸鹽具有極強的親和力，然而稀土納米粒子容易在水中團聚，限制了其利用效率。通過將稀土氫氧化物沉積到多孔材料表面或內部孔徑中，可以有效避免其團聚，提高其吸附容量；然而大多數載體是以粉末形式直接利用，吸附完成后難以從水溶液中分離，造成污泥污染；且稀土氫氧化物直接沉積在孔徑中，存在泄露的風險。

文獻(李智雄,李如燕,董祥等.馬來酸酐接枝纖維素超細纖維制備高容量可再生吸附劑[J].化工進展,2018,第37卷(9):3484-3491.)采用馬來酸酐改性纖維素纖維超細纖維，通過干燥得到改性纖維實現了對于亞甲基藍的吸附；文獻(許潤,石程好,唐倩等.氫氧化鑭改性介孔稻殼生物炭除磷性能[J].環境科學,2019,第40卷(4):1834-1841.)也是需要通過離心烘干得到固體的改性介孔稻殼生物炭對磷進行吸附。這些方法都存在一些問題，以烘干之后的固體進行有機污染物的吸附，吸附完成之后很難從水溶液中進行分離，容易造成污泥污染。

發明內容

為了解決上述至少一個問題，本發明提供了一種改性纖維素基除磷吸附劑的制備方法，本發明的吸附劑具有優異的磷酸鹽去除能力且吸附完成后很容易從溶液中分離出來，且該吸附劑由于改性纖維素表面羧基、羥基與納米稀土粒子存在強氫鍵作用能有效防止納米稀土粒子泄露因而可以含水凝膠形式直接利用，既有利于孔隙結構保持，又避免干燥步驟降了工藝復雜性。本方法簡單可行，易于操作，制備的吸附劑可用于磷酸鹽污水處理領域。

本發明的第一個目的是提供一種改性纖維素基除磷吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)馬來酸酐改性再生纖維素水凝膠的制備：先將馬來酸酐溶解在丙酮中，再加入再生纖維素丙酮凝膠，持續攪拌；待丙酮充分揮發后，再加入催化劑，進行反應，反應過程中繼續攪拌；之后用水反復洗滌得到酸酐改性后的再生纖維素水凝膠；

(2)復合水凝膠的制備：將步驟(1)所得酸酐改性后的再生纖維素水凝膠浸泡在0.05M～0.5M稀土可溶性鹽前驅液中，持續攪拌；之后用水沖洗表面得到復合水凝膠；再將得到的水凝膠浸泡在0.1～1M堿性溶液中靜置，最后取出，用水洗滌至中性，即得到所述的改性纖維素基除磷吸附劑。

在一種實施方式中，步驟(1)所述的再生纖維素丙酮溶膠的制備方法為：將再生纖維素分散于稀土鹽溶液/尿素/水溶液中，-20℃冷凍24h后機械攪拌溶解，并離心脫泡；采用懸浮滴定法將所得溶液逐滴滴入濃度為5％的硫酸凝固浴中，用水反復洗滌得到球形纖維素水凝膠；隨后用丙酮置換得到再生纖維素丙酮凝膠。

在一種實施方式中，所述的再生纖維素與稀土鹽溶液/尿素/水溶液的質量比為4:100。

在一種實施方式中，所述的稀土鹽溶液/尿素/水溶液中稀土鹽溶液、尿素、水的質量比為8：12：80。

在一種實施方式中，所述的離心脫泡的參數為：溫度為4℃，離心速度為8000r/min，離心時間為8min。