[发明专利]一种复合吸附除磷剂的制备方法和除磷方法

说明书

本发明公开了一种复合吸附除磷剂的制备方法和除磷方法，将高分子聚脒、水合氧化锆与氧化石墨烯纳米材料结合，制备得到氧化石墨烯/水合氧化锆/聚脒复合吸附除磷剂，该氧化石墨烯/水合氧化锆/聚脒复合吸附除磷剂中带有大量正电荷，有效的将聚脒、水合氧化锆与氧化石墨烯的优点集为一体，提高了吸附性能和实际应用价值。本发明中氧化石墨烯/水合氧化锆/聚脒是一种新型的高分子纳米复合材料。同时，制备过程简便且成本较低。

技术领域

本发明涉及纳米功能材料、高分子材料和环境材料制备技术领域，尤其涉及一种复合吸附除磷剂的制备方法和除磷方法。

背景技术

随着人类对环境资源开发利用活动的日益增加，大量含氮、磷营养物质的生活污水、工业废水排入江河湖泊中，增加了水体营养物质的负荷，超过了水体自净能力，其直接后果为水体富营养化。水体富营养化的直接后果是水藻类植物疯长，消耗大量水体中的氧，导致鱼类、贝类等水生物因缺氧死亡；富营养化恶化水源水质，增加了水处理的难度和成本；富营养化使水体感官恶化，降低了水体的美学价值。因此，去除水体过量磷元素，对于降低水体富营养化、减轻水厂处理负担、改良水环境具有重大意义。

常用的处理方法有化学沉淀法、生物法、离子交换法、膜分离法和吸附法等。化学法是通过投加化学沉淀剂与废水中的磷酸盐生成难溶沉淀物，但是如果长期运行，化学沉淀剂的投加会引起pH值上升，形成垢片，还会产生一定量的污泥。生物法是利用微生物在好氧状态下摄取磷，在有机物存在的厌氧状态下放出磷这一原理来处理磷。生物法具有良好的处理效果，但处理条件严苛，成本较高。离子交换法是利用强碱性阴离子交换树脂，与废水中的磷酸根阴离子进行交换反应，将磷酸根阴离子置换到交换剂上予以除去的方法。但离子交换树脂的价格较高，运行费用较高。膜技术除磷效率高，但成本和技术要求也很高。吸附法由于工艺简单、操作方便等优点而倍受关注。在吸附法研究中，寻找新的吸附剂是开发新的除磷工艺的关键所在。

发明内容

本发明提供了一种复合吸附除磷剂的制备方法和除磷方法，以解决除磷的成本和效果的问题。

第一方面，本发明提供了一种复合吸附除磷剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯在超纯水中超声分散2h，得到氧化石墨烯分散液。

(2)将ZrOCl₂·8H₂O溶解于超纯水中后，缓慢加入所述氧化石墨烯分散液中，在50℃下搅拌2h，以NaOH调节pH到10；再缓慢加入水合肼，在70-110℃下搅拌2-5h；待冷却至室温后，用超纯水冲洗至中性，真空冷冻干燥2天备用，制得氧化石墨烯/水合氧化锆。

(3)将N-乙烯基甲酰胺和丙烯腈加入圆底烧瓶中，将圆底烧瓶置于40-60℃恒温水浴中，通高纯氮气除氧15min，加入超纯水，继续通氮气20min，在继续通氮气的条件下缓慢滴加偶氮二异丁脒盐酸盐溶液，滴加完毕后继续通氮气5min，然后在水浴中反应3-7h制得中间体聚合物，真空干燥至恒重。

(4)将制得的所述氧化石墨烯/水合氧化锆和所述中间体聚合物加入到盐酸中，置于80-120℃油浴中持续搅拌反应3-7h，所得产物冷却后缓缓倒入丙酮溶液中，析出固体产物，将固体产物置于真空干燥箱中40℃真空干燥，得到氧化石墨烯/水合氧化锆/聚脒复合吸附除磷剂。

可选地，该复合吸附除磷剂的制备方法包括以下步骤：

(1)将0.1-0.5g氧化石墨烯在200mL超纯水中超声分散2h，得到氧化石墨烯分散液。

(2)将15-30g ZrOCl₂·8H₂O溶解于200mL超纯水中后，缓慢加入所述氧化石墨烯分散液中，在50℃下搅拌2h，以NaOH调节pH到10；再缓慢滴加2-4mL水合肼，在70-110℃下搅拌2-5h；待冷却至室温后，用超纯水冲洗至中性，真空冷冻干燥2天备用，制得氧化石墨烯/水合氧化锆。