[發明專利]多孔堿式碳酸鑭磷酸鹽吸附劑的制備及其應用

有效

• 申請號: 202110236783.3
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113019305B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 程福龍;潘杰;聶凡貴;閆彬
• 申請（專利權）人: 重慶三峽學院
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

本發明公開了多孔堿式碳酸鑭磷酸鹽吸附劑的制備及其應用。其中所述制備包括：將氯化鑭、尿素及檸檬酸鈉的混合溶液在120～180℃下進行水熱反應，得到所述吸附劑。本發明的吸附劑對磷酸鹽具有較快的吸附速率、較高的吸附容量和選擇性，同時具有良好的再生和循環利用性。

技術領域

本發明涉及多孔吸附劑的技術領域。

背景技術

磷(P)是植物、動物和人類的必需營養元素，沒有任何物質可以替代磷在土壤中的作用。但作為一種不可再生資源，其儲量預計在未來五十年內將逐漸減少，并面臨枯竭，對全球糧食生產構成了巨大挑戰。但另一方面，以正磷酸鹽離子(PO₄^3-)的形式、隨著農業或工業廢水進入自然水體中的磷，一旦過量，會造成水體富營養化，使水體內的藻類和細菌不可控制的增長，從而搶奪了其它水生生物的氧氣，導致生態破壞。

目前有較多技術用于廢水除磷，其中，吸附法通常被認為是一種極具吸引力的方法，它不僅避免了沉淀污泥的形成，而且操作簡單，成本低，對環境友好。此外，相對于其它技術手段，吸附法可實現磷的吸附、回收，能同時部分解決磷資源消耗過快的問題。但現有技術中已開發出的吸附劑均存在吸附效果不理想、選擇性差、吸附速率低等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的可用于磷元素高效吸附和回收的多孔吸附劑。

本發明的目的還在于提供該多孔吸附劑的制備方法與應用方法。

本發明首先公開了如下的技術方案：

多孔堿式碳酸鑭磷酸鹽吸附劑的制備方法，其包括：

(1)將氯化鑭和/或其水合物、尿素及檸檬酸鈉在水中進行混合；

(2)將混合得到的溶液進行攪拌及超聲分散，其后于120～180℃下進行水熱反應；

(3)水熱反應完成后，將混合液自然冷卻至室溫，并過濾、洗滌，將得到的固體過濾物烘干，即得到所述多孔堿式碳酸鑭磷酸鹽吸附劑。

優選的，所述水為去離子水。

優選的，所述氯化鑭和/或其水合物為七水合氯化鑭。

優選的，所述七水合氯化鑭、尿素及檸檬酸鈉的物質的量之比為3～10：0.5～1：1。

更優選的，所述七水合氯化鑭及檸檬酸鈉的物質的量之比為5：1。

優選的，5.所述水熱反應溫度為140℃。

優選的，步驟(2)中所述攪拌時間為10分鐘，和/或所述超聲分散時間為20分鐘。

優選的，步驟(2)中所述反應的時間為3-12h。

優選的，步驟(2)中所述反應的時間為4.5h。

本發明進一步公開了上述任一制備方法制備得到的多孔堿式碳酸鑭磷酸鹽吸附劑。

在一些具體的實施方式中，所述多孔堿式碳酸鑭磷酸鹽吸附劑具有多層的多孔結構，呈現花狀形貌。

本發明進一步公開了上述吸附劑在吸附和/或回收水體中的磷酸鹽中的應用。

在一些具體的實施方式中，所述吸附劑可在pH＝3～11的自然水體中進行應用。

在一些具體的實施方式中，所述吸附劑在水體中對磷酸鹽的吸附容量為200mg/g以上。

在具體應用中，可根據水體含磷量調整所述吸附劑的用量。