[发明专利]海藻酸钠/锆水凝胶材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种海藻酸钠/锆水凝胶材料及其制备方法和在磷去除中的应用。该方法包括将海藻酸钠溶液滴入氯化锆溶液中，滴定成球，再经过交联处理，得到海藻酸钠/锆水凝胶材料。分别采用在恒温摇床中震荡的方式和机械搅拌的方式，静态除磷，结果表明所述海藻酸钠/锆水凝胶材料可高效吸附水中的磷。

技术领域

本发明涉及材料工程与环境工程技术领域，具体涉及一种海藻酸钠/锆水凝胶材料及其制备方法和应用。

背景技术

磷是一种营养污染物，同时也是水环境中大部分有机生物赖以生存以及肥料生产所需且不可再生的资源。当过量含磷污水直接排入受纳水体会造成富营养化，导致水质恶化。

由于吸附法具有成本低廉、工艺简便、易于操作及较高的磷去除率等优点，利用吸附技术实现污水中磷的去除和回收利用成为研究热点。近年来已开发了多种新型除磷吸附剂，包括氧化锆/氢氧化锆、膨润土等。然而这种粉状吸附剂的应用受到从液体中回收困难的限制。为了克服这个缺点，我们通过在氯化锆溶液中固化制备了由海藻酸钠和氯化锆组成的水凝胶。

发明内容

为了克服上述现有去除技术的不足，本发明提供了一种操作简单、环境友好的海藻酸钠/锆水凝胶材料的制备方法，制备的海藻酸钠/锆水凝胶材料可用于降解磷污染物。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一方面，本发明提供了一种海藻酸钠/锆水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：

将海藻酸钠溶液与氯化锆溶液混合，得到水凝胶；

洗涤所述水凝胶，然后置于去离子水中，加入交联剂，在室温下交联得到所述海藻酸钠/锆水凝胶材料。

在一些实施例中，海藻酸钠溶液的浓度为16-30g/L，例如20g/L或25g/L。

在一些实施例中，氯化锆溶液的浓度为0.25-0.75mol/L。

在一些实施例中，将氯化锆溶液的pH调节至0.5-3，例如1、或2。

在一些实施例中，海藻酸钠与氯化锆的质量比为1∶8-1∶44，例如1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35或1∶40。

在一些实施例中，所述交联剂为戊二醛溶液，交联时间为16-36h，例如20h、24h、28h或32h。

另一方面，本发明还提供了一种利用所述制备方法制备的海藻酸钠/锆水凝胶材料。

又一方面，本发明还提供了一种利用所述海藻酸钠/锆水凝胶材料处理含磷废水的方法。

在一些实施例中，所述方法包括将所述海藻酸钠/锆水凝胶材料加入到含磷废水中，在搅拌或震荡下处理10-48h(例如15h、20h、24h、28h、32h、36h、40h或44h)。

在一些实施例中，所述方法还包括将含磷废水的pH调节至2-11，优选为2-7，更优选为2-4。

与现有技术相比，本发明的海藻酸钠/锆水凝胶材料及其制备方法具有以下突出特点和有益效果：

本发明海藻酸钠/锆水凝胶材料的制备方法简单，反应条件温和，且成本较低。制备的海藻酸钠/锆水凝胶材料能够显著提高对磷酸盐的吸附能力，可用于各种含磷废水的处理中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中磷酸盐除去率随时间变化情况；

图2为本发明实施例中磷酸盐除去率随pH值变化情况；