[发明专利]一种功能化海绵基废水除磷吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种功能化海绵基废水除磷吸附剂及其制备方法，属于水污染控制领域，所述除磷吸附剂的制备材料包括M IL‑101颗粒和密胺海绵载体；所述除磷吸附剂的制备方法具体为：将密胺海绵多次按压入涂层溶液中；将海绵在80‑100℃温度下烘干6‑12h，然后用甲醇洗涤多次；然后再次在60‑80℃下进行干燥，冷却后收集样品。涂层溶液的获取包括：MIL‑101颗粒并将称取好的MI L‑101颗粒加入至溶剂中，超声1‑30mi n，然后再加入壳聚糖溶液，超声1‑30mi n，得到均匀的涂层溶液。本发明所提供功能化海绵基快速吸附除磷吸附剂的方法，所用的设备简单，易控，工艺简单，制备过程中避免了繁琐处理以及二次污染问题。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体是一种功能化海绵基废水除磷吸附剂及其制备方法。

背景技术

磷是所有生物赖以生存的必需元素，地表上近90％的磷来自磷矿，而磷矿是一种不可再生资源。高达90％的磷矿开采后被用于生产肥料。由于世界人口的增加，对高质量食品的需求增加，以及植物衍生生物燃料的用量日益增加，对化肥的需求急速增长。据预测，磷的需求将以每年1.5％的速度增长，磷矿资源可能在45到100年内就会枯竭。另一方面，大多数国家磷的利用效率较低，绝大部分磷资源都随着水土流失而流失，这些流失的磷资源进入水体中，导致地表水中磷的积累，从而引起水体富营养化、赤潮等环境问题。因此，有必要开发更高效的磷吸附和磷回收技术。

目前国内外报道回收磷的方法主要有化学沉淀，生物法，膜分离和吸附法。吸附法已经是较成熟的废水磷回收方法。污染物的选择性去除、材料的重复利用性、操作简单、无二次污染以及成本低等优点使得吸附法比其它回收方法具有更强的竞争性。目前已经报道的吸附剂有活性炭、陶粒、石墨烯和层状双金属氢氧化物。虽然目前研究的吸附剂已经取得了很大的进展，但是依然存在吸附过程耗时及再生条件较为复杂等缺点。

金属有机框架(MOFs)是一种新兴的多孔材料，主要以金属离子为连接点构成活性位点，有机配体作为支撑构成骨架。与传统的吸附剂相比，MOFs表现出更多的优点，如合成方法简单、超高比表面积、高孔隙率，结构可调节等，因此被用于吸附污水中的污染物质。目前，已有MOFs颗粒应用于磷吸附的研究报道。尽管MOFs颗粒吸附性能优异，但是粉末吸附剂在回收过程中易流失，难以收集。此外，因为粉末吸附剂易团聚从而引起吸附柱堵塞而无法大规模应用。

为解决这一问题，将MOFs颗粒固定在密胺海绵孔道内表面，旨在结合海绵高弹性、多孔通道的优点和MOFs高吸附性能的特性，从而提高复合材料对磷的吸附能力。本发明一方面提高了MOFs对磷酸盐的吸附性能，提供了一种高效、环境友好的海绵基吸附剂，另一方面也拓展了海绵基材料的应用领域，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能化海绵基废水除磷吸附剂及其制备方法，本发明使用的MIL-101颗粒可采用以下方法制备得到：

将六水氯化铁(0.676g)，七水氯化铈(0.932g)，氨基对苯二甲酸(0.45g)和二甲基甲酰胺(60mL)充分搅拌混合均匀后，倒入100mL高压釜中，在110℃烘箱反应20h；冷却后取出样品，离心分离，用DMF-EtOH(1:1,V/V)洗涤3次后收集样品(离心法)，在110℃真空烘箱中干燥12h，即得。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种功能化海绵基废水除磷吸附剂及其制备方法，包括以下步骤:

将密胺海绵反复浸入涂层溶液中，使涂层溶液均匀分散于海绵内部；

将海绵在80-100℃温度下烘干6-12h，然后用甲醇洗涤多次；

然后再次在60-80℃下进行干燥，冷却后收集样品；

涂层溶液的获取包括：