[发明专利]一种针对水体除磷的海胆状微球碳酸氧镧吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对水体除磷的吸附剂的制备方法。

背景技术

磷是构成生物体三磷酸腺苷等能元物质的重要组成成分，也是合成核酸和某些蛋白质的必须元素。在水体中，磷可以促进水生植物生长、维持水体的生态平衡，但水体中磷元素过多，会导致水体的富营养化。水体富营养化大多是由于人类活动将大量的含磷等营养物质排入水体导致的。目前，中国大部分城市的河流、湖泊已经处于严重的富营养化状态，甚至丧失了其原有的水源水的功能，因此水体除磷对控制富营养化至关重要。吸附法除磷以其操作简单、效率高等优点，在众多除磷方法中备受关注。

然而，大多数的除磷吸附剂普遍适用于高浓度磷的去除，而且饱和吸附量低，吸附后出水磷浓度较高，往往不能满足出水磷浓度要求。

稀土元素镧由于对可溶性磷酸盐(生物直接利用磷)有很好的结合性受到了广泛关注。镧基除磷剂首先是由澳大利亚以“Phoslock”的概念提出，后续有人不断研究：固化活性氧化镧去除磷酸根；水和氧化镧除磷。应用镧元素除磷的研究目前大多基于氧化镧或引入镧元素改性吸附剂，其饱和吸附量相对不高。

因此，开发一种具有较高吸附量并且能去除水中较低浓度的磷的吸附剂，迫切需要深入研究。

发明内容

本发明是为了解决目前应用镧元素除磷大多基于氧化镧或引入镧元素改性吸附剂，其饱和吸附量相对不高的技术问题，而提供一种针对水体除磷的海胆状微球碳酸氧镧吸附剂的制备方法。

本发明的一种针对水体除磷的海胆状微球碳酸氧镧吸附剂的制备方法是按以下步骤进行的：

一、微球吸附剂前体的合成：将均苯三甲酸溶解于体积比为1：1的水和乙醇的混合液中，搅拌10min，得到均苯三甲酸溶液；将硝酸镧水溶液和均苯三甲酸溶液均匀混合，放入恒温摇床中，在摇床温度为25℃和摇床的转速为100r/min～200r/min的条件下震荡1h～3h，然后在恒温摇床中在摇床温度为25℃的条件下静置0.5h，得到微球吸附剂前体；所述的均苯三甲酸溶液中均苯三甲酸的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L；所述的硝酸镧水溶液中硝酸镧的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L；所述的将硝酸镧水溶液和均苯三甲酸溶液均匀混合中硝酸镧水溶液与均苯三甲酸溶液的体积比为1:(0.33-3)；

二、洗涤、干燥：将步骤一所得的微球吸附剂前体用体积比为1：1的水和乙醇的混合液洗涤离心3次～5次，然后放入鼓风干燥箱内，在温度为30℃～50℃的条件下烘干10h～20h，得到固体颗粒；

三、煅烧成型：将步骤二所得固体颗粒放于马弗炉内，在温度为400℃～800℃的条件下煅烧2h～5h，得到碳酸氧镧吸附剂。

本发明制备的碳酸氧镧(La₂O₂CO₃)吸附剂宏观上是一种白色细小的颗粒，而微观上看则是一种由棒状纤维团簇聚集而成的刺状海胆，是由碳酸氧镧纳米棒组装而成的微米球，它既具有了宏观物质的沉降性能也具有微观物质的吸附性能；

本发明制备的碳酸氧镧吸附剂制备工艺简单，并且有很好的水体除磷效果，能将富营养化水体中的磷去除到5μg/L以下，磷的去除率达99％以上，最大的饱和吸附量高达255.72mg/g(吸附剂投加量为0.1g/L，磷初始浓度C₀为50mg/L时，吸附达到平衡)，而且经400℃～500℃煅烧再生，该吸附剂可以恢复原有80％以上的吸附效能。

附图说明

图1为试验一得到的碳酸氧镧吸附剂的实物照片；

图2为试验一得到的碳酸氧镧吸附剂的SEM图；

图3为试验一得到的碳酸氧镧吸附剂的TEM图；

图4为红外光谱图，曲线1为试验一得到的碳酸氧镧吸附剂，曲线2为试验二吸附反应后的碳酸氧镧吸附剂；

图5为试验三的吸附除磷效果图，曲线1为磷的去除率曲线，曲线2为磷的平衡浓度曲线；

图6为试验一得到的碳酸氧镧吸附剂的XRD图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一种针对水体除磷的海胆状微球碳酸氧镧吸附剂的制备方法，具体是按以下步骤进行的：