[發明專利]一種有機磷復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010958445.6
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112452300B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 杜輝輝;聶寧;徐豐;楊瀟泓;蔡彤;鐵柏清;雷鳴;劉孝利;魏祥東
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

本發明屬于重金屬吸附技術領域，具體涉及一種高效吸附重金屬Cd²⁺的有機磷–羥基鋁復合吸附材料的制備方法及應用。其原料為鋁鹽和植酸，制備方法具體包括以下步驟：1）將鋁鹽溶于水中，在攪拌條件下加入植酸粉末，獲得鋁鹽?植酸混合溶液，并攪拌1 h左右，混合液中P:Al摩爾比為0.01~0.1；2）利用稀氫氧化鈉溶液調節混合懸液pH 6.5左右，穩定0.5 h后，離心、過濾，冷凍干燥后即可制得有機磷負載羥基鋁復合材料。通過水體吸附反應，復合材料對Cd²⁺的最大吸附量達205 mg/g，且在材料表面形成穩定的內圈絡合物。該材料原料成本低廉、合成工藝簡單，在治理Cd污染廢水領域有廣闊的前景。

技術領域

本發明屬于重金屬吸附技術領域，尤其是屬于水體重金屬去除治理技術領域，具體涉及一種高效吸附重金屬Cd²⁺的有機磷–羥基鋁復合吸附材料及其制備方法及應用。

背景技術

鎘是劇毒重金屬，隨著工農業的發展，不合理的農藥化肥使用等使我國鎘污染形勢更加嚴峻。鎘在環境中不易降解，移動性強，是動植物非必需元素，有一定的揮發性，可致畸、致癌、致突變，能通過空氣和食物鏈在人類和動植物體內持續積累，直至產生嚴重危害。目前常用來修復環境中鎘污染的方法有吸附、離子交換、膜過濾、生物法等，其中吸附法因材料來源廣、經濟高效、較少二次污染而被廣泛應用。開發高效、清潔、低成本、易制備的新型吸附劑是水處理和凈化領域的熱門方向。

目前吸附劑多采用活性礦物、生物炭、耐性微生物等，但這些材料普遍存在一些缺點：例如生物炭制備條件復雜、成本較高；微生物培養復雜、存活性低；礦物質材料吸附效率低等，因此不適合大規模應用。鐵/錳/鋁羥基化合物，多采用堿沉淀方法制備，操作簡單，且材料表面疏松多孔，具有較大的比表面積，并含有豐富的羥基，能通過靜電吸附、絡合、沉淀等物理化學反應有效去除重金屬。尤其是鐵/錳/鋁氫氧化物經過有機改性,可以豐富吸附劑表面的官能團,提高其對重金屬污染物的吸附能力。磷酸鹽化合物可與重金屬發生強螯合作用，因此多用來制備重金屬吸附材料，但目前人們主要研究多集中在無機磷，對有機磷的研究較少。土壤中有機磷占總磷的30-65％，在高有機質土壤中有機磷高達90％，作物吸收后可在體內形成多種有機磷，如植酸等，因此該原料是一種低成本、易獲得的材料。

Huihui,Huang用無定形氫氧化鋁-細菌復合材料吸附Cd²⁺，但研究發現細菌改性的無定形氫氧化鋁材料在中性及堿性環境中對Cd²⁺的吸附促進效果不明顯。粟燕等發現氫氧化鋁-聚丙烯酰胺復合材料在溫度為10℃、30℃和50℃條件下，對Cd²⁺的最大吸附量q_max的值分別是44.43mg/g、50.11mg/g和54.81mg/g。盛姣等發現植酸復合海泡石的吸附材料在30℃，吸附劑濃度為18g/L時，在pH 3.8具備最佳吸附性能，對Cd²⁺的最大吸附量為2.67mg/g。不難發現，這些材料對Cd²⁺的吸附均存在一定局限，故本研究研發一種新型高效吸附Cd²⁺的有機磷負載羥基鋁復合材料。

參考文獻：

1、Du HH,Huang,QY,Yang RJ,Tie BQ,Lei M Cd sequestration by bacteria–aluminum hydroxide composites[J].CHEMOSPHERE,2018,198,75-82.

2、粟燕,劉人源,陳振玲.納米氫氧化鋁-聚丙烯酰胺復合絮凝劑對鎘離子的吸附研究[J].離子交換與吸附,2016,32(04):324-332.

3、盛姣,曾桂華,閆淑梅,何愛翠,劉穎.植酸海泡石復合重金屬吸附劑對Cd²⁺的吸附研究[J].安徽農業科學,2013,41(24):10087-10088.

發明內容