[發(fā)明專利]一種氫氧化鑭改性氣凝膠除磷吸附劑的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111871389B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設計）人: 南軍;劉博涵
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種氫氧化鑭改性氣凝膠除磷吸附劑的制備方法，涉及一種除磷吸附劑的制備方法。目的是解決目前除磷吸附劑飽和吸附量低、吸附后難以回收再利用、機械性能較低等問題。制備方法：將氧化石墨烯的分散液、氫氧化鑭水溶液和海藻酸鈉水溶液混合并劇烈攪拌，逐滴滴入交聯(lián)劑水溶液得到水凝珠，靜置后交聯(lián)凝固，最后依次進行洗滌和干燥。本發(fā)明吸附劑能夠重復利用、成本低、吸附速度快、吸附容量高、機械性能好。本發(fā)明適用于制備除磷吸附劑。

技術領域

本發(fā)明屬于水污染處理技術領域，具體涉及一種除磷吸附劑的制備方法。

背景技術

磷是一種生物生長所必需的，且不可再生的重要營養(yǎng)物質。然而，過量的磷酸鹽排放會在水體中產生嚴重的富營養(yǎng)化。這可能會導致溶解氧的減少、大量藻毒素的形成，從而引起藻類和其他水生植物的異常繁殖，最終導致生態(tài)系統(tǒng)的崩潰，對人類的健康造成巨大的威脅。因此，有效地去除和回收水體中的磷酸鹽具有重要意義。

迄今為止，磷的去除方法多種多樣，包括生物法、化學沉淀法、離子交換法、膜處理法、吸附法等。在這些方法中，吸附法因其操作簡單、成本較低、不產生剩余污泥以及具有回收磷的潛力而被認為是最有效的方法。在過去的幾十年里，各種吸附劑如生物炭、納米纖維、氣凝膠復合材料、改性沸石、改性粉煤灰和金屬氧化物納米材料已被研發(fā)和應用于污水除磷中。然而，由于大部分吸附劑的飽和吸附量低，去除效率不高，分離過程困難導致難以回收再利用等問題，限制了這些材料的應用。

因此，針對上述問題，人們通常選擇將吸附材料固定在某些介質上，以增強吸附能力。鑭是一種環(huán)境友好的稀土材料。由于其與磷酸鹽的強結合能力，表現出了對于去除磷酸鹽的特異性。同時，鑭也可以負載到載體上，在水溶液中進行除磷作用，如澳大利亞提出的Phoslock產品等。

生物高分子材料因其成本低、無毒、生物相容性高和環(huán)境友好等特點，在廢水處理領域受到了極大的關注。此外，大孔生物復合材料通常具有毫米級的尺寸，可以從處理后的水中有效的分離所消耗的吸附劑。海藻酸鈉是最常見的天然高分子材料之一，被廣泛用于污水凈化中。其具有豐富的羥基和羧基，對高價金屬離子有很強的親和力，能夠通過交聯(lián)作用發(fā)展穩(wěn)定的金屬-生物聚合物復合材料。因此，以鑭離子為核心，與海藻酸鈉結合，有利于制備更穩(wěn)定的復合材料。然而，由于金屬交聯(lián)生物高分子復合材料大多機械性能較低，限制了其進一步的應用。

因此，開發(fā)一種可回收、機械性能高，且對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)明內容

本發(fā)明是為了解決目前除磷吸附劑飽和吸附量低、吸附后難以回收再利用、機械性能較低等問題，而提供了一種氫氧化鑭改性氣凝膠除磷吸附劑的制備方法。

本發(fā)明氫氧化鑭改性氣凝膠除磷吸附劑的制備方法按以下步驟進行：

一、氫氧化鑭改性水凝珠的合成：

①、將氧化石墨烯溶于去離子水中并超聲分散，得到氧化石墨烯分散液；

②、將氫氧化鑭溶解在去離子水中得到氫氧化鑭水溶液；將海藻酸鈉溶解在去離子水中得到海藻酸鈉水溶液；

③、將氧化石墨烯的分散液、氫氧化鑭水溶液和海藻酸鈉水溶液混合，在室溫下劇烈攪拌，得到混合溶液；

④、在常溫條件下，向步驟③所得混合溶液中逐滴滴入交聯(lián)劑水溶液，得到水凝珠，然后靜置18～24h以保證所得水凝珠充分交聯(lián)凝固；

二、將步驟一所得水凝珠依次進行洗滌和干燥，得到氫氧化鑭改性氣凝膠除磷吸附劑。

與現有技術相比較，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點：