一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法，其包括以下步骤：取油菜秸秆粉，按料液比为1:(1.5～3)加入1～3%的MgCl2溶液，在微波炉内进行微波活化，取出过滤抽干，制备成油菜秸秆湿渣；在0.2～0.5%十二烷基磺酸钠的溶液中，加入La(NO3)3·6H2O和ZrOCl2·8H2O两种固体，调节pH至7~9，制备成镧‑锆离子前驱液；向S3的镧‑锆离子前驱液中，加入油菜秸秆湿渣，室温下搅拌12～24 h，过滤抽干，滤渣在50～80℃条件下干燥，制得负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂成品；本发明专利技术方法简单，磷的去除率高、吸附容量大，是在富营养化湖泊和含磷废水的治理中有着广泛的应用前景。

Phosphorus removal adsorbent for loading lanthanum zirconium rape straw and preparation method thereof

The invention provides a load lanthanum zirconium rape straw phosphorus adsorbent and preparation method thereof, which comprises the following steps: Taking rape straw, according to solid-liquid ratio was 1: (1.5 ~ 3) add 1 ~ 3% MgCl2 solution, microwave activation in the microwave oven, remove the filter dry, prepared rape straw wet slag; in 0.2 ~ 0.5% twelve sodium dodecyl sulfate solution, adding La (NO3) 3 - 6H2O and ZrOCl2 - 8H2O two solid, adjusted to pH 7~9, prepared lanthanum zirconium ion precursor solution; to lanthanum zirconium ion precursor S3, adding rape straw wet slag at room temperature, mixing 12 ~ 24 h filter, dried residue in 50 ~ 80 degrees under the conditions of dry, prepared load lanthanum zirconium rape straw phosphorus adsorbent products; the method of the invention is simple, the phosphorus removal rate, high adsorption capacity, in eutrophic lakes and phosphorus wastewater in a wide Broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法
本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法，并用于吸附去除湖泊水体中的磷。
技术介绍
由于工农业的快速发展，各类污染物不断向环境排放，造成了大量河流、湖泊的严重污染和富营养化的问题，磷含量的过高是引起湖泊富营养化危害的主要原因之一，不断积累的磷元素最终会导致湖泊蓝藻泛滥，水质变坏发臭，严重影响人们的日常生活。磷通常以PO43-、HPO42-的形式存在于水体中，是水体富营养化的控制性因子，减少湖泊或废水中磷浓度，能消除湖泊富营养化，改善水体环境。因此，除去水中的磷已成为有效防治水体富营养化的重要途径。油菜秸秆是一种生产食用菜油的副产物，含有丰富的天然纤维素成分，也上一种可利用的生物质，其茎杆的芯髓是一种泡沫结构、疏松多孔，具有密度低、质轻、比表面积大、化学稳定性高等特点，无毒不会造成环境污染，具有广泛的应用前景。油菜秸秆作为农作物的副产品被焚烧会造成空气污染，其本身对磷没有吸附作用，但其茎杆具有的疏松多孔结构是一种优良的载体。实验发现，油菜秸秆经过粉碎加工，可作为一些吸附物质的载体，比如一些高活性的氢氧化物附载在其表面，制备成吸附材料，能显著拓展油菜秸秆的用途；同时制备的吸附剂对磷的吸附率会大大增强，另外还便于收集。目前，除去水中的磷的方法有化学法、电沉积法、生物法和吸附法等，其中吸附法因其操作容易、工艺简单、所需成本低、二次污染少等优点而被广泛应用，但吸附法的应用关键在于吸附剂的制备。有天然的矿物材料吸附剂，如专利公开号200910223947.8公开了沸石和蛭石吸附磷的方法、专利公开号201210253526.1利用菱镁矿回收磷、专利公开号201010594623.8公开了铁硫矿及粉煤灰等天然矿物质对磷的吸附性能，通过实际应用发现这些材料对磷的吸附容量比较低。为了提高除磷效果，专利公开号200910186048.5公开了一种了水合氧化镧的制备方法及对磷的吸附，但这种粉末状的吸附剂，难于直接应用于水处理过程，因此未得到广泛应用。因此，制备高的吸附容量、使用方便的除磷的吸附剂很有必要。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于设计利用油菜秸秆作为基质材料，将La（III）和Zr（IV）盐的氢氧化物负载在其表面，制备出了一种高效除去磷（PO43-）的复合吸附剂。本专利技术方法简单，吸附容量大、吸附率高，可大规模化生产，制备的产品更利于吸附湖泊或水中的磷。具体地，本专利技术提供一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法，其包括以下步骤：S1、制备油菜秸秆粉：收集油菜秸秆去掉杂物，用自来水冲洗掉泥沙，烘干后粉碎至60～120目，得油菜秸秆粉。S2、油菜秸秆粉预处理：在S1得到的油菜秸秆粉中，按料液比为1:(1.5～3)加入质量分数为1～3%的MgCl2溶液，搅拌混匀后，放置3～5h，得混合液；将混合液放置在微波炉内用中火微波活化3～4分钟，取出后用蒸馏水清洗多次，过滤抽干，得预处理后的油菜秸秆湿渣。S3、制备镧-锆离子前驱液：取十二烷基磺酸钠用水溶解，制备成0.2～0.5%的溶液，在磁力搅拌下加入一定量的La(NO3)3·6H2O和ZrOCl2·8H2O两种固体，并调节pH至7~9，制备成镧-锆离子前驱液。S4、向S3的镧-锆离子前驱液中，加入S2中得到的预处理油菜秸秆湿渣，在室温下搅拌12～24h；抽滤，用水洗涤滤渣至中性，得到的除磷吸附剂；在50～80℃条件下干燥，制得负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂成品。S5、吸附实验：吸取35mg/L的磷标准溶液（以磷酸二氢钾配制的），分别用0.12mol·L-1HCl和0.25mol·L-1NaOH溶液调节pH值至1～7，定容至100mL，加入0.25～0.5g制备好的除磷吸附剂，在恒温振荡器上以180r/min振荡0.5～2.5h，过滤收集滤液，用磷钼蓝法测定滤液中剩余磷的含量，根据公式（1）求得吸附平衡时除磷吸附剂对溶液中磷含量的吸附率（ƞ，%），据此可确定最佳pH值吸附范围。吸附达到平衡时除磷吸附剂单位吸附量（q,mg/g）根据公式（2）进行计算。上述公式（1）和（2）中Q1为吸附前溶液中磷的初始质量（mg）；Q2为吸附平衡后的磷的平衡质量（mg）；m为油菜秸秆复合吸附剂的质量（g）。优选地，S1中油菜秸秆粉碎的细度为80目。优选地，S2中按料液比为1∶（1.5～3）加入质量分数为1～3%的MgCl2溶进行搅拌混合后，放置3～5h。优选地，S2中混合液放置在微波炉内用中火微波活化3～4分钟。优选地，S3中十二烷基磺酸钠的质量浓度为0.3%。优选地，S3中La(NO3)3·6H2O加入量为1～5g、ZrOCl2·8H2O的加入量为1～3g。优选地，S3中利用0.25mol·L-1的NaOH溶液对pH值进行调节。优选地，S4中搅拌时间为24小时，干燥温度为80℃。优选地，S5中除磷复合吸附剂吸附磷的最佳pH值范围为2.5～5。本专利技术将La（III）和Zr（IV）盐的氢氧化物附载在油菜秸秆粉的表面，制备出了一种高效除去磷（PO43-）的复合吸附剂。本专利技术方法简单，吸附容量大、吸附率高，可大规模化生产，制备的产品更利于吸附湖泊或水中的磷，在富营养化湖泊和废水处理中有着广泛的应用前景。附图说明图1：一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法的生产流程。图2：磷吸附过程中溶液pH值对吸附率的影响。图3：磷吸附过程中溶液的初始浓度与吸附率的关系。图4：磷吸附过程中得到的Langmuir等温吸附方程。具体实施方案下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术的结构及工作原理做进一步解释：。如图1所示，本专利技术提供一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法，其包括以下步骤：S1、制备油菜秸秆粉：收集油菜秸秆去掉杂物，用自来水洗净、去除泥沙，烘干后粉碎至60～120目，得油菜秸秆粉。S2、油菜秸秆粉预处理：在S1得到的油菜秸秆粉中，按料液比为1∶（1.5～3）加入质量分数为1～3%的MgCl2溶液，搅拌混匀后，放置3～5h后，得混合液；将混合液放置在微波炉内用中火微波活化3～4分钟；过滤抽干、用蒸馏水清洗多次，过滤抽干后放入玻璃器皿中备用，得油菜秸秆湿渣。S3、制备镧-锆离子前驱液：取十二烷基磺酸钠用水溶解，制备成0.2～0.5%的溶液，在磁力搅拌下加入一定量的La(NO3)3·6H2O和ZrOCl2·8H2O两种固体，并调节pH至9~10，制备成镧-锆离子前驱液。S4：向S3的镧-锆离子前驱液中，加入S2中得到的油菜秸秆湿渣，在室温下搅拌12～24h；抽滤，用蒸馏水洗至接近中性，得到的复合除磷吸附剂在50～80℃条件下干燥，制得油菜秸秆附载镧锆的除磷复合吸附剂成品。为了确定复合吸附剂对废水中磷的最佳条件，先用模拟废水进行一系列影响因素的吸附试验。用KH2PO4配置含磷模拟废水，将复合除磷吸附剂与模拟废水混合，装入锥形瓶中，在恒温振荡器中振荡，充分混合反应，反应后经离心分离取上清夜，利用磷钼蓝分光光度法测定滤液中剩余磷的浓度。对比初始浓度及剩余浓度，即可得知除磷吸附剂对废水中磷污染物的去除率、吸附容量等吸附性能。实施例1：在100mL2%MgCl2溶液中，加入15克80目的油菜秸秆粉，搅拌均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、制备油菜秸秆粉：收集油菜秸秆去掉杂物，用自来水洗净去除泥沙，烘干后粉碎至60 ～ 120目，得油菜秸秆粉；S2、油菜秸秆粉预处理：在S1得到的油菜秸秆粉中，按料液比为 1 ∶（1.5 ～ 3）加入质量分数为1 ～ 3%的MgCl2溶液，搅拌混匀，放置 3 ～ 5 h 后；在 700 W 的微波炉内，设置中火微波活化 3 ～ 4 分钟；取出后用蒸馏水清洗多次，过滤抽干，得油菜秸秆湿渣；S3、制备镧‑锆离子前驱液：取十二烷基磺酸钠用水溶解，制备成0.2 ～ 0.5%的溶液，在磁力搅拌下加入一定量的La(NO3)3·6H2O和ZrOCl2·8H2O两种固体，并调节pH至7 ~ 9，制备成镧‑锆离子前驱液；S4：向S3的镧‑锆离子前驱液中，加入S2中得到的油菜秸秆湿渣，在室温下搅拌12 ～ 24 h；抽滤，用水洗涤滤渣至中性，得到的除磷吸附剂；在50～80 ℃条件下干燥，制得负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂成品。

【技术特征摘要】
1.一种负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、制备油菜秸秆粉：收集油菜秸秆去掉杂物，用自来水洗净去除泥沙，烘干后粉碎至60～120目，得油菜秸秆粉；S2、油菜秸秆粉预处理：在S1得到的油菜秸秆粉中，按料液比为1∶（1.5～3）加入质量分数为1～3%的MgCl2溶液，搅拌混匀，放置3～5h后；在700W的微波炉内，设置中火微波活化3～4分钟；取出后用蒸馏水清洗多次，过滤抽干，得油菜秸秆湿渣；S3、制备镧-锆离子前驱液：取十二烷基磺酸钠用水溶解，制备成0.2～0.5%的溶液，在磁力搅拌下加入一定量的La(NO3)3·6H2O和ZrOCl2·8H2O两种固体，并调节pH至7~9，制备成镧-锆离子前驱液；S4：向S3的镧-锆离子前驱液中，加入S2中得到的油菜秸秆湿渣，在室温下搅拌12～24h；抽滤，用水洗涤滤渣至中性，得到的除磷吸附剂；在50～80℃条件下干燥，制得负载镧锆油菜秸秆的除磷吸附剂成品。2.根据权利要求1所述的一种负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：程先忠，周国庆，张瑞华，许芳，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42