[發明專利]一種利用鑭鈣/海藻酸鈉/氣凝膠微球處理含磷廢水的方法

在審

• 申請號: 202011023523.X
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112206747A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 李貞玉;范伊燾;劉濤;陳妍;蘇佳杭;閆鈺
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
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本發明涉及一種利用鑭鈣/海藻酸鈉/氣凝膠微球處理含磷廢水的方法的制備方法，屬于吸附材料領域。其制備特點是以海藻酸鈉和氣凝膠混合溶液滴入氯化鑭氯化鈣的混合溶液中交聯，最后經過40℃干燥，制得一種鑭鈣/海藻酸鈉/氣凝膠微球。本發明的目的是針對目前含磷廢水處理技術中普遍存在的問題，制備了一種新型的除磷吸附材料。通過在材料制備中加入氣凝膠和鑭離子，實現了操作簡單、安全環保、成本低廉以及廢水中磷的高效去除。吸附后便于回收，不會對水體造成二次污染。具有應用前景。

技術領域

本發明屬于吸附材料技術領域，具體涉及一種鑭鈣/海藻酸鈉/氣凝膠微球的制備及利用其處理含磷廢水的應用。

背景技術

磷是動、植物進行生命活動的基本元素之一，其以磷酸鹽為主要形式廣泛存在于水環境中，并且通過水生食物鏈在水體中循環。然而，磷濃度過高會毒害水生生物并且使水體產生水華，降低水質并破壞水生生態系統。隨著現代工業、農業的蓬勃發展，越來越多的含磷廢水進入自然水體，導致了嚴重的磷污染問題。目前，工業廢水、農業廢水以及生活污水是導致水體磷污染的主因。我國《污水綜合排放標準》規定磷酸鹽（以P計）的一級標準為≤0.5 mg/L,二級標準為≤1 mg/L，然而由于污水處理廠處理技術與經濟成本方面的限制，即使執行一級標準也難以緩解含磷廢水污染自然水體的情況，解決水體中磷污染問題已經成為目前改善水環境的首要任務。

目前關于水體的除磷方法主要包括化學沉淀法、生物修復法以及吸附法等，這些方法雖然能達到了一定的除磷效果，但在運行過程中也出現了一些缺陷。傳統化學沉淀法需要大量的化學藥劑作為輔助，易出現二次污染。傳統生物法雖然環境友好，但是其對廢水可生化性要求高，且處理能力有限。吸附法優點在于吸附速率快，除磷效果好，且吸附介質/載體易于回收，一旦克服了吸附材料制備成本問題，將是一種極具潛力的除磷手段。

海藻酸鈉主要存在于褐藻類的海帶或馬尾藻中，為多糖類碳水化合物。海藻酸鈉具有較好的凝膠性、生物相容性和可降解性，這些獨特性能使得海藻酸及鹽在眾多領域中獲得了廣泛應用。但是海藻酸鈉有著機械強度低的缺點，使其在作為固定化載體上陷入瓶頸。氣凝膠微球是一種具有高比表面積，其制備過程方便快捷且價格低廉的材料，在與海藻酸鈉結合后，兩者形成了凝膠微球。此外，稀土類元素鑭對磷吸附具有較好的親和力以及較快的吸附速率等優點，并且被廣泛應用于除磷的吸附劑中。以這兩類元素作為海藻酸鈉/氣凝膠微球的金屬交聯劑，既可以節約成本，又可以達到提高除磷效率的目的。基于含磷廢水的特點以及磷吸附材料的研究瓶頸，制備了一種新型的鑭鈣/海藻酸鈉/氣凝膠微球作為除磷吸附劑，其在價格低廉，制備過程簡單的基礎上可實現含磷廢水的高效去除，從而實現了含磷廢水的無害化處理。

發明內容

本發明的目的是針對目前含磷廢水處理技術中普遍存在的問題，制備了一種新型的除磷吸附材料。通過在材料制備中加入氣凝膠和鑭離子，實現了操作簡單、安全環保、成本低廉以及廢水中磷的高效去除。吸附后便于回收，不會對水體造成二次污染。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

1)按照一定的質量比，分別稱取氣凝膠和海藻酸鈉備用，將海藻酸鈉溶解于90℃去離子水中，攪拌30分鐘，配置成2wt%的海藻酸鈉溶液；

2)將一定量稱好的氣凝膠加入到配置好的海藻酸鈉溶液中，攪拌15-20分鐘，混合均勻，得到海藻酸鈉/氣凝膠混合液；

3)按照一定的鑭鈣質量比稱取氯化鑭和無水氯化鈣備用，加入去離子水配置成3%-7%的混合離子溶液，作用交聯劑備用；

4)用針頭孔徑1-3mm的注射器將海藻酸鈉/氣凝膠混合液勻速滴加至步驟3)中的混合離子溶液中，交聯6-8h成球；

5用去離子水反復沖洗3-4次，洗去表面未交聯的金屬離子，40℃干燥后得到鑭鈣/海藻酸鈉/氣凝膠微球，該球的直徑為1-3mm；