一种有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术属于环境吸附材料技术领域，具体涉及一种有机‑无机复合改性秸秆除磷吸附材料的制备方法。该方法以农作物秸秆为原料，以廉价、无毒的有机酸和钙盐为改性剂，在一定条件下，经搅拌、回流、浸渍等过程，制备有机‑无机复合改性秸秆除磷吸附材料，同时实现了有机和无改性试剂的重复利用。该工艺简单且绿色环保，并能有效除去污水中磷，提升本发明专利技术的实用价值。

Preparation method of organic inorganic compound modified straw phosphorus removal and adsorption material

The invention belongs to the technical field of environmental adsorption materials, in particular to a preparation method of organic inorganic compound modified straw phosphorus removal and adsorption material. This method uses the crop straw as the raw material, with the cheap, non-toxic organic acid and calcium salt as the modifier. Under certain conditions, the inorganic compound modified straw phosphorus removal adsorption material is prepared by stirring, refluxing and impregnating. At the same time, the reutilization of organic and non modified reagents is realized. The process is simple and environment-friendly, and can effectively remove phosphorus from sewage, so as to enhance the practical value of the invention.

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料的制备方法
本专利技术属于环境吸附材料
，具体涉及一种有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料的制备方法。
技术介绍
随着我国经济发展和城市生活水平的提高，水污染问题也愈发严重，许多江河湖泊都出现了不同程度的富营养化现象，而磷超标是导致对水体富营养化的主要因素。因此，如何有效地去除污水中的磷，是当前我国环境保护和富营养化水体治理中需要解决问题之一。目前，除磷的常用方法主要包括生物法、化学沉淀法、膜分离法和吸附法等，其中吸附法因其设备简单、操作方便和处理速度较快等优点，而备受关注。采用吸附法除磷关键是吸附材料的选择。作为一种高效的除磷吸附材料，应具备环境友好、稳定性好、易再生且廉价的特点。农作物秸秆因其来源广、特有的化学结构和废物可再利用的潜力，而得到广泛关注。我国作为农业大国，每年产生大量的秸秆，而目前秸秆的处理方式主要是直接还田或焚烧。秸秆焚烧虽能消耗大量秸秆，但会产生大量飞灰和可吸入颗粒物，同时产生大量有毒有害气体，造成环境污染，因此，开辟农作物秸秆新的应用途径，变废为宝，实现其资源化利用是可持续发展的迫切需要，而将秸秆制备成高效吸附材料，并应用于水处理领域极具经济和社会价值。秸秆通常是指水稻、小麦、玉米、棉花、等农作物在收获籽实后的剩余部分，是一类农业废弃物主要由木质素、纤维素和半纤维素等组成，其结构中并含有丰富的羟基等活性基团，具备功能化能力。但目前，农作物秸秆制备吸附材料多集中于重金属离子的去除，而用于除磷方面的较少。利用秸秆制备除磷吸附材料主要有以下方法：(1)采用有机合成法嫁接胺基，且用到环氧氯丙烷等有毒物质，工艺不够绿色环保(XingXu,BaoyuGao,WenyiWang,etal.Adsorptionofphosphatefromaqueoussolutionsontomodifiedwheatresidue:Characteristics,kineticandcolumnstudies[J].ColloidsandSurfacesB:Biointerfaces,2009,70:46–52)；(2)采用高温碳化法将秸秆转化为生物活性炭，进行稀土铈改性，该方法前期处理能耗高，改性试剂较昂贵，经济性相对较差(CN103877937B)；(3)以镧锆无机盐为改性剂，采用微波活化-沉淀法制备无机改性油菜秸秆(CN107126935)，而采用有机-无机复合改性的方法制备秸秆除磷吸附剂较少，本专利技术采用有机接枝-无机复合的方法，制备改性秸秆，并将其用于去除污水中的磷酸根。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于针对以上技术问题，提供一种有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料的制备方法。该方法以农作物秸秆为原料，制备一种有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料，并将其用于去除污水中的磷酸根，同时实现了改性滤液的循环利用，不仅为秸秆的资源化利用和新型磷吸附材料开发提供了一种方法，也为含磷废水处理提供一种有效的途径。为了实现以上专利技术目的，本专利技术的具体技术方案如下：一种有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料制备方法，其包括以下步骤：1)以小麦和水稻秸秆中的任意一种为原料，经粉碎后，收集60-120目的秸秆粉末，洗涤、于80℃干燥12h后备用。2)以草酸、丙二酸、丁二酸和柠檬酸中的任意一种为有机改性试剂，以水为溶剂，配置浓度范围为0.2-2.0mol/L的水溶液，记为溶液A；以氯化钙或硝酸钙中的任意一种为无机改性试剂，配制钙离子浓度范围0.1-1.0mol/L的钙离子溶液，记为溶液B。3)称取5g秸秆，与100ml步骤2中溶液A于105-135℃，恒温搅拌回流反应3-12h，经常压过滤后，液相记为改性滤液Ⅰ，经有机酸含量检测后储存备用；固相与50ml0.1mol/LNa2CO3溶液室温搅拌1h。将所得产品抽滤，洗涤后，于80℃恒温干燥12h后备用，记为有机改性秸秆。4)步骤3)中所得有机改性秸秆投入100mL步骤2)中的溶液B，于室温下搅拌反应2-6h，经抽滤后，滤液记为改性滤液Ⅱ，经钙离子浓度检测后储存备用；将固相于80℃恒温干燥12h后得到有机-无机复合改性秸秆。5)磷饱和吸附量测定。称取0.1g有机-无机复合改性秸秆，与25mL一定浓度的NaH2PO4溶液，于锥形瓶中室温震荡吸附12h，测定并计算磷的饱和吸附量。该方法还可以包括6)在步骤3)中所得改性滤液Ⅰ和步骤4)中改性滤液Ⅱ中分别补充一定量的有机酸和一定量钙盐配置成水溶液，按照步骤2)-5)重复操作，实现对改性滤液Ⅰ和改性滤液Ⅱ的重复利用。本专利技术的积极效果体现在：(一)、以农作物秸秆为原料，以廉价、无毒的有机酸和钙盐为改性剂，在一定条件下，经回流、浸渍等过程，制备有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料，同时实现了有机和无机改性试剂的重复利用。(二)、该工艺简单且绿色环保，并能有效除去污水中磷，提升本专利技术的实用价值。附图和附表说明图1本专利技术中所述有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料的制备方法的工艺流程图图2-1为实施例3所制备的有机-无机复合改性秸秆的电子显微镜图(SEM)图2-2为实施例3所制备的有机-无机复合改性秸秆的能谱谱图(EDS)图2-3为磷吸附后秸秆的电子显微镜图(SEM)图2-4为磷吸附后秸秆的能谱谱图(EDS)图2-5为滤液第3次循环利用所制备的有机-无机复合改性秸秆磷吸附后秸秆的电子显微镜图(SEM)图2-6为滤液第3次循环利用所制备的有机-无机复合改性秸秆磷吸附后秸秆的能谱谱图(EDS)具体实施方式下面结合具体实施例和比较例进一步阐述本专利技术。应理解为，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解为，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1：一种有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料制备方法，其包括以下步骤：1)以小麦秸秆为原料，经粉碎后，将60-120目的秸秆粉末洗涤、于80℃干燥12h后备用。2)以草酸为改性试剂，配置浓度为0.5mol/L的草酸水溶液，记为溶液A；以氯化钙为无机改性试剂，配制钙离子浓度0.4mol/L的钙离子溶液，记为溶液B。3)称取5g秸秆，与100ml步骤2中溶液A于105℃，恒温搅拌回流反应10h，经常压过滤后，固相与100ml0.1mol/LNa2CO3溶液室温搅拌1h。将所得产品抽滤，洗涤后，于80℃恒温干燥12h后备用，记为有机改性秸秆；4)步骤3)中所得有机改性秸秆投入100mL步骤2)中的溶液B，于室温下搅拌反应2h，经抽滤洗涤，将固相于80℃恒温干燥12h后得到有机-无机复合改性秸秆。5)在步骤3)中所得改性滤液Ⅰ和步骤4)中改性滤液Ⅱ中分别补充一定量的有机酸和一定量钙盐配置成水溶液，按照步骤2)-5)重复操作，实现对改性滤液Ⅰ和改性滤液Ⅱ的重复利用。称取0.1g有机-无机复合改性秸秆，与NaH2PO4溶液(NaH2PO4溶液的浓度为10～150mg/L，下同)，于锥形瓶中室温震荡吸附12h，测定吸附材料的磷饱和吸附量。经检测，有机-无机复合改性秸秆对磷饱和吸附量为23.8mg/g。滤液经第3次循环后所制备的改性秸秆对磷的饱和吸附量为22.6mg/g。实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机‑无机复合改性秸秆除磷吸附材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1) 以小麦和水稻秸秆中的任意一种为原料，经粉碎后，收集60‑120目的秸秆粉末，洗涤、烘干后备用；2) 以草酸、丙二酸、丁二酸和柠檬酸中的任意一种为有机改性试剂，以水为溶剂，配置浓度范围为0.5‑2.0 mol/L的水溶液，记为溶液A；以氯化钙或硝酸钙中的任意一种为无机改性试剂，配制钙离子浓度范围0.1‑1.0mol/L的钙离子溶液，记为溶液B；3) 称取5g秸秆，与100ml溶液A于105‑135 oC，恒温搅拌回流反应3‑12h，经常压过滤后，液相记为改性滤液Ⅰ，经有机酸含量检测后储存备用；固相与50ml 0.2 mol/L Na2CO3溶液室温搅拌1h，将所得产品抽滤，洗涤后，于80oC恒温干燥12h后备用，记为有机改性秸秆；4) 步骤3）中所得有机改性秸秆投入100 mL步骤2）中的溶液B，于室温下搅拌反应2‑6h，经抽滤后，滤液记为改性滤液Ⅱ，经钙离子浓度检测后储存备用；将固相于80oC恒温干燥12h后得到有机‑无机复合改性秸秆。

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机复合改性秸秆除磷吸附材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)以小麦和水稻秸秆中的任意一种为原料，经粉碎后，收集60-120目的秸秆粉末，洗涤、烘干后备用；2)以草酸、丙二酸、丁二酸和柠檬酸中的任意一种为有机改性试剂，以水为溶剂，配置浓度范围为0.5-2.0mol/L的水溶液，记为溶液A；以氯化钙或硝酸钙中的任意一种为无机改性试剂，配制钙离子浓度范围0.1-1.0mol/L的钙离子溶液，记为溶液B；3)称取5g秸秆，与100ml溶液A于105-135oC，恒温搅拌回流反应3-12h，经常压过滤后，液相记为改性滤液Ⅰ，经有机酸含量检测后储存备用；固相与50ml0.2mol/LNa2CO3溶液室温搅拌1h，将所得产品抽滤，洗涤后，于80oC恒温干燥12h后备用，记为有机改...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱程，刘兴勇，曹洪岩，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川,51