[发明专利]二维镍基复合金属氧化物吸附剂及制法和去除磷酸根的应用

说明书

本发明属于复合材料技术领域，涉及吸附剂，特别涉及一种二维镍基复合金属氧化物吸附剂，包括污泥和二维镍基复合金属氧化物，二维镍基复合金属氧化物均匀分散在污泥之中，质量百分比不低于10%，其中所述二维镍基复合金属氧化物为片状结构的氧化镍与氧化铝复合氧化物，具有纤维分级结构，纳米片厚度为30～100 nm。本发明还公开了吸附剂的制备方法及其应用于水中去除磷酸根。本发明所制得的材料性质稳定、比表面积大，可有效去除水中的磷酸根。本发明所公开的二维镍基复合金属氧化物吸附剂的制备方法将污泥资源化利用，不仅工艺简单、经济、环保，而且对水中磷酸根有优异的吸附性能，真正实现了变废为宝，以废治废，适宜工业应用。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及吸附剂，特别涉及一种二维镍基复合金属氧化物吸附剂及制法和去除磷酸根的应用。

背景技术

电镀和冶金为材料、能源和化工行业做出巨大贡献的同时，也造成了诸如重金属离子、含重金属的污泥污染等一系列环境污染问题。重金属离子可通过食物链在植物、动物和人体内进行生物累积，对企业生产和人类生活造成了巨大影响，严重限制了经济社会的可持续发展。传统的重金属污泥处理方法主要是填埋法，但污泥中所含的营养物质会为大量病原体的繁殖创造条件，有害成分的泄漏可能导致地下水污染，造成二次污染。

随着现代经济社会的快速发展，含磷洗涤剂的使用所产生的城市污水、肥料的使用、工业和生产生活中所产生的大量含磷废水都被排入河流，导致水体富营养化。由于湖泊、水库等水体富营养化，使淡水资源日益匮乏，破坏了水体的生态系统，降低了水生物的多样性和稳定性。同时，由于缺氧引起的富营养化所产生的各种有毒气体和有害物质也会对生物的健康造成危害。磷在废水中主要以H₂PO₄^-和HPO₄^2-的无机态形式存在。目前，去除水中磷酸根的方法一般有三种：化学法、生物法和物理化学法。化学法分为化学沉淀法和结晶法，需要使用大量的化学物质进行除磷，成本高，且会产生大量的化学污泥；生物法已广泛应用于污水处理厂，但处理效率受到废水的温度、pH值等因素的影响；吸附法是最常用的物理化学方法，具有简单、经济、高效、易回收、无二次污染等优点。常用的吸附剂有活性炭等材料，但它的吸附容量低、选择性差等缺陷限制了其应用。因此，寻找重金属污泥资源化和除磷材料迫在眉睫。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种二维镍基复合金属氧化物吸附剂。

技术方案

一种二维镍基复合金属氧化物吸附剂，包括污泥和二维镍基复合金属氧化物，二维镍基复合金属氧化物均匀分散在污泥之中，质量百分比不低于10%，其中所述二维镍基复合金属氧化物为片状结构的氧化镍与氧化铝复合氧化物，具有纤维分级结构，纳米片厚度为30～100 nm。

本发明还有一个目的，公开了上述二维镍基复合金属氧化物吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

a）取含镍污泥在120～200°C干燥，研磨、过筛，400～800°C煅烧4～8 h，得预处理污泥；

b）按氧化铝纤维与沉淀剂的摩尔比为1～4计，将氧化铝纤维和预处理污泥分散在沉淀剂溶液中混匀，转移至反应釜，160～200°C水热反应10～36 h，过滤，分别用水和乙醇洗涤2～6次，50～90°C干燥12～24 h后，400～500°C煅烧4～8 h，冷却至室温，即得，其中氧化铝纤维中的铝和预处理污泥中镍的摩尔比为1:4～1:1。

本发明较优公开例中，步骤a）中所述含镍污泥为电镀污泥或冶金污泥，镍含量不低于10 wt%。

本发明较优公开例中，步骤b）中所述氧化铝纤维为γ-Al₂O₃，纤维直径为5～20 μm。

本发明较优公开例中，步骤b）中所述沉淀剂为六亚甲基四胺和尿素一种或者两种组合，浓度为0.05～0.3 mol/L，优选六亚甲基四胺，浓度0.2 mol/L。