[发明专利]镁铝双金属氧化物改性稻草生物质炭复合材料的制备及去除废水中磷的应用

说明书

本发明属复合材料技术领域，涉及镁铝双金属氧化物改性稻草生物质炭复合材料的制备，包括：将粉碎的稻草浸泡在氢氧化钠溶液中,去除杂质后，用去离子水洗净得到的黄色丝状纤维，随后加入醋酸酸化的亚氯酸钠溶液中脱色、清洗、烘干到SF；配制硝酸铝溶液，SF浸泡4～24 h后过滤、氮气氛围高温煅烧，得到Al₂O₃/SF；按照固液比0.3～3.0 g:0.2～1.8 g:0.05～1.3 g:50～200 mL，将六水合硝酸镁、Al₂O₃/SF、六亚甲基四胺溶于去离子水中，60～180℃反应6～48 h后氮气氛围高温煅烧，即得Mg‑Al/SF。本发明利用废弃稻草作为生物质资源，通过简单的水热、煅烧法制备Mg‑Al/SF，在用量很少的条件下实现对废水中磷的高效去除，并且材料可以循环使用，最大程度降低制备成本，提高吸附性能。

技术领域

本发明属复合材料技术领域，涉及改性生物质炭复合材料的制备方法，具体涉及镁铝双金属氧化物改性稻草生物质炭复合材料的制备及其去除废水中磷的应用。

背景技术

水是地球上最珍贵的资源，是人类生存不可缺少的条件之一。然而，随着社会人口的增长和工业现代化，可被人类利用的水资源越来越少。世界上许多国家，含磷量高的工业废水或生活污水不经处理或处理不当直接排入自然水体中，导致海洋、湖泊等水体遭到破环而频繁发生富营养化。此外,水体中的磷会降低水处理过程中氯消毒的效率，且会对环境造成巨大的威胁。更严重的是，含磷废水直接排入水体会产生有毒物质，直接危害人体健康。近年来，许多物理、生物和化学方法被研究并应用于富磷水体的处理中。但物理法除磷成本太高并且效率低下；生物法对环境的依赖度较高且不具有较好的实用性；化学法除磷操作简单、效率高，但所需化学试剂量大，可能会造成二次污染。以上三种方法无法回收利用固持的磷。吸附法具有较高的选择性和一定的循环性，在一定程度上可以弥补上述方法的不足。其中生物质炭易制得，作为吸附剂材料能够高效吸附水体中的磷。微观上，生物质炭是由纳米棒紧密且不规则堆积组成，孔状结构特征显著，比表面积大。将其作为吸附剂去除水体中磷，有广泛的认可度，且有巨大的发展潜力。

近年来，随着人们生活水平的改善，大多现有农村居家户都用上天然气或煤气，很少将稻草作为燃料；收了稻谷后，处理稻草成了难题，焚烧后会污染大气，环保问题突出，因此，利用废弃的稻草作为原料(前驱体)制备生物质炭材料有很大的研究前景。稻草在大自然中容易获得，并且节约成本，同时由于其较大的比表面积和丰富的官能团而受到广泛的关注。

本发明选择镁铝双金属复合氧化物，通过提取稻草纤维后，水热法在其表面制备分级结构Mg-Al/SF，并将其作为去除水中磷的吸附剂。研究了吸附材料对磷去除的性能，包括吸附剂投加量、溶液pH值、吸附温度等的影响。研究结果表明，该吸附材料在增强吸附磷的能力方面，具有广阔的应用前景。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是公开一种镁铝双金属氧化物改性稻草生物质炭复合材料的制备方法。

技术方案

一种镁铝双金属氧化物改性稻草生物质炭复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a)将粉碎的稻草浸泡在氢氧化钠溶液中,40～150℃条件下搅拌1～8h,优选1M,80℃搅拌3h，去除杂质后，用去离子水洗净得到的黄色丝状纤维，随后加入醋酸酸化的亚氯酸钠溶液中脱色处理，然后将脱色的生物质用去离子水清洗，烘干后得到稻草纤维(SF)；

b)配制0.15～1.5M九水合硝酸铝溶液，将得到的稻草纤维(SF)浸泡4～24h后过滤，优选0.5M浸泡8h，烘干得到的样品在氮气氛围200～800℃煅烧2～8h，优选400℃煅烧4h，得到氧化铝包覆的稻草纤维(Al₂O₃/SF)；