[發明專利]一種玄武巖基無機磷吸附復合材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202310218274.7
• 申請日: 2023-03-09
• 公開（公告）號: CN115945164A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 牛玉生;吳天明;張弓;許元紅
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/32;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 賈景然

本發明屬于吸附材料及應用技術領域，具體涉及一種玄武巖基無機磷吸附復合材料的制備方法及應用，具體步驟為：先制備鑭鋯氫氧化物溶液：將鑭鹽和鋯鹽依次溶解于純凈水中，然后向溶液中滴加燒堿水溶液至pH為10；再制備復合材料：先將玄武巖進行無機酸化處理，用純凈水漂洗干凈，然后將玄武巖加入鑭鋯氫氧化物溶液中浸泡；最后放于真空烘箱中烘干，得玄武巖基無機磷吸附復合材料；復合材料具有優異的磷酸鹽吸附活性，將其應用于水體富營養化的大海、河流、廢水場中，吸附效果良好且無污染；制備方法簡單，成本低，整個過程綠色無污染，應用環境友好，市場前景廣闊。

技術領域

本發明屬于吸附材料及水處理技術領域，具體涉及一種玄武巖基無機磷吸附復合材料的制備方法及應用，以玄武巖為載體，采用簡單沉淀法合成的復合材料對低濃度磷酸鹽具有優異的吸附性能，該復合材料成分取自于自然環境，沒有污染，能夠作為一種天然的解決水體富營養化的產品長期使用。

背景技術

磷(P)是一種不可再生資源。隨著經濟社會的快速發展，磷礦無節制開采和使用導致磷資源急劇減少。同時，廢水中磷排放所造成的水體富營養化問題越發突出。因此，高效去除和回收廢水中的磷不僅能改善水體環境質量，而且一定程度上可緩解磷資源危機，是目前研究關注的熱點問題。

稀土有工業“黃金”之稱，由于其具有優良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產品的質量和性能。雙金屬La/Zr氫氧化物，具有在水溶液中的高PO₄^3–吸附能力，對于磷酸鹽的吸附能力可以達到160mg/g，是一種高效的磷吸附材料。例如中國專利CN201710586413.6公開了一種負載鑭鋯油菜秸稈的除磷吸附劑及其制備方法，其包括以下步驟：取油菜秸稈粉，按料液比為1:(1.5～3)加入1～3%的MgCl₂溶液，在微波爐內進行微波活化，取出過濾抽干，制備成油菜秸稈濕渣；在0.2～0.5%十二烷基磺酸鈉的溶液中，加入La(NO₃)₃·6H₂O和ZrOCl₂·8H₂O兩種固體，調節pH至7~9，制備成鑭鋯離子前驅液；向鑭鋯離子前驅液中，加入油菜秸稈濕渣，室溫下攪拌12～24h，過濾抽干，濾渣在50～80℃條件下干燥，制得負載鑭鋯油菜秸稈的除磷吸附劑成品；中國專利申請CN202110208717.5公開了一種可高效除磷的鑭鋯改性沸石吸附劑及其使用方法，所述沸石吸附劑由以下步驟制得：A1：將七水氯化鑭晶體及鋯鹽分散在水溶液中，將pH值調至6～8；A2：將沸石加入溶液，混合均勻，烘干；A3：在氮氣氣氛下升溫至650～750℃保溫3～4小時，降至常溫，取出，得到鑭鋯改性的沸石吸附劑，使用方法包括以下步驟：S1：調節含磷酸根PO₄^3-離子廢水的濃度至0.5～10mg/L、調節pH值至6～8，再加入鑭鋯改性的沸石吸附劑，形成混合懸浮液；S2：加熱混合懸浮液至30～60℃，并進行震蕩處理，震蕩后分離回收沸石吸附劑。本發明的吸附劑在中性條件下對磷酸根有很好的吸附能力，3h之后吸附逐漸平衡，最大吸附能力可達43.2mg/g；中國專利CN202110338912.X公開了一種介孔鋯/鑭雙氫氧化物纖維的制備方法及其在凈化磷酸鹽廢水中的應用，以聚乙酰丙酮合鋯為鋯源，六水合硝酸鑭為鑭源，非離子表面活性劑P-123為模板劑，在以甲醇、水和濃鹽酸組成的混合溶劑中加入適量助紡劑形成紡絲液，采用靜電紡絲法制備出介孔鋯/鑭雙氫氧化物前驅體纖維，經過高壓水蒸氣氣氛熱處理后可得到比表面積高達225.83m2/g、長徑比大、介孔結構穩定、元素分布均勻的介孔鋯/鑭雙氫氧化物纖維。但現有技術還存在制備方法復雜、成本高、實際應用難度大的缺點。