一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法及其应用，通过浸渍—热解法将锆氧化物负载在颗粒柚子皮上，制备了新型改性柚子皮吸附剂材料Zr‑PP。该吸附剂的制备方法简单，制备原材料来源广泛、成本低，且能够快速、有效的去除水中的磷酸盐，从而降低引发湖泊富营养化的风险、减少经济损失。

Preparation and application of a zirconium oxide loaded pomelo peel adsorbent

【技术实现步骤摘要】
一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法及其应用
本专利技术属于新型材料制备
，具体涉及一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法及其应用。
技术介绍
磷是生命活动不可缺少的元素之一，具有重要的生理功能。但是，随着社会经济的发展，富含磷酸盐的工业废水和生活污水排入水体，不合理的使用化肥造成含磷农业废水污染地表水。过量的磷酸盐使得水中藻类和微生物迅速生长，消耗水体的溶解氧，导致鱼虾死亡，引起水体富营养化。水体富营养化不仅会破坏水生生态系统，还会造成严重的经济损失。藻类的爆发和鱼虾死亡直接导致娱乐行业、捕捞渔业和水产养殖业的经济损失，同时水体富营养化使得水处理费用大大增加。因此，开发有效的技术——去除水中的磷酸盐已经成为当下水处理中的重要任务之一。迄今为止，开发了包括生物处理法、化学沉淀法和吸附法在内的多种方法，其中吸附法被认为是一种更加经济有效的处理方式，尤其是对于低浓度的磷酸盐环境。柚子是我国南方常见的水果之一，但柚子皮通常被随意丢弃，造成环境污染的同时也浪费了资源。柚子皮占柚子重量的54％-55％，其白色絮状部分含有大量的纤维素、木质素、多糖结构和丰富的孔隙结构，能通过静电吸附、络合作用去除水中的重金属、有机物污染物等。但柚子皮对无机阴离子的吸附能力有限，因此考虑将柚子皮改性以去除水中的磷酸盐。锆的氧化物对磷酸盐具有良好的吸附能力，它的化学性质稳定、无毒且不溶于水；但氧化锆成本高，颗粒细腻，在水处理中极易流失，限制了氧化锆在实际中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法及其应用，解决了上述
技术介绍
中的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法，包括如下步骤：(1)将新鲜柚子皮用清水洗净，在45～55℃下恒温烘干至恒重，并切成尺寸为2～4mm的柚子皮颗粒；(2)将步骤(1)烘干后的柚子皮颗粒浸渍于质量分数为40％的氧氯化锆溶液中，置于摇床中振荡2～3h，设置温度280～300K，转速140～160r/min，得到载锆柚子皮；其中柚子皮颗粒与氧氯化锆溶液的质量比为1.5～2.5:95～105；(3)过滤收集步骤(2)的载锆柚子皮，于75～85℃下恒温烘干12～24h；(4)将步骤(3)干燥后的载锆柚子皮于190～210℃下热解0.5～1.5h，冷却至室温后取出，得锆氧化物负载的柚子皮吸附剂。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)将新鲜柚子皮裁剪成尺寸为8～10mm的块状。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(2)中柚子皮颗粒与氧氯化锆溶液的质量比为2:100。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(2)中置于摇床中振荡2h，设置温度298.15K，转速150r/min。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)和(3)中于恒温干燥箱内进行烘干。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(2)中将干燥后的载锆柚子皮置于管式炉中，200℃热解1h。本专利技术还提供了上述的制备方法在废水处理中的应用。在本专利技术一较佳实施例中，用于去除废水中的磷酸盐。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：本专利技术制备方法简单，制备原材料来源广泛、成本低，利用柚子皮比表面积大，官能团丰富的特点，将锆氧化物负载在其表面，解决锆氧化物的流失问题，同时大大提高了柚子皮对磷酸盐的吸附能力，使其能够应用在实际的废水处理中，附图说明图1为Zr-PP对磷的吸附等温线；图2为不同pH值下Zr-PP对磷的吸附效果；图3为本专利技术制备流程图。具体实施方式请查阅图3，本实施例的一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法，包括如下步骤：(1)将新鲜柚子皮剪成块状(约10mm)，用清水洗净，在恒温干燥箱中50℃烘干至恒重，并切成2～4mm的小颗粒。(2)称量2.00g烘干的柚子皮小颗粒，置于150mL的三角烧瓶中，加入100g质量分数为40％的氧氯化锆溶液，置于摇床中振荡2h，设置温度298.15K，转速150r/min。(3)过滤浸渍氧氯化锆的柚子皮，收集至培养皿中，于恒温干燥箱中80℃烘干过夜(12～24h)。(4)将干燥的载锆柚子皮置于管式炉中，200℃热解1h，冷却至室温后取出柚子皮，得锆氧化物负载的柚子皮吸附剂，即Zr-PP。本实施例制备的锆氧化物负载的柚子皮吸附剂Zr-PP对磷酸盐吸附能力强，能够很好应用于废水处理中。请查阅图1，吸附条件：吸附剂剂量1g/L，反应时间24h，温度298.15K，溶液pH＝2，吸附剂Zr-PP对磷酸盐的等温吸附过程拟合后更接近Langmuir吸附模型，说明吸附剂Zr-PP对磷酸盐的吸附属于单分子层吸附。并且经过Langmuir模型计算后，对磷酸盐的最大吸附量为63.35mgP/g。同时测试了改性柚子皮吸附剂Zr-PP在不同pH值条件下对磷酸盐的吸附效果，吸附条件：吸附剂剂量1g/L，反应时间24h，温度298.15K，溶液浓度C0＝100mg/L，结果如图2所示：pH为2～12的范围内，随着pH值的升高，吸附剂Zr-PP对磷酸盐的吸附量逐渐下降；pH值低时，吸附量下降的较为缓慢，pH值高时，吸附量下降速率较快。测试的结果说明了，本专利技术材料对水中的磷酸盐具有良好的去除效果，对偏酸性的水体效果更佳。在水处理方面有较高的应用性和推广性。以上所述，仅为本专利技术较佳实施例而已，故不能依此限定本专利技术实施的范围，即依本专利技术专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本专利技术涵盖的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将新鲜柚子皮用清水洗净，在45～55℃下恒温烘干至恒重，并切成尺寸为2～4mm的柚子皮颗粒；(2)将步骤(1)烘干后的柚子皮颗粒浸渍于质量分数为40％的氧氯化锆溶液中，置于摇床中振荡2～3h，设置温度280～300K，转速140～160r/min，得到载锆柚子皮；其中柚子皮颗粒与氧氯化锆溶液的质量比为1.5～2.5:95～105；(3)过滤收集步骤(2)的载锆柚子皮，于75～85℃下恒温烘干12～24h；(4)将步骤(3)干燥后的载锆柚子皮于190～210℃下热解0.5～1.5h，冷却至室温后取出，得锆氧化物负载的柚子皮吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将新鲜柚子皮用清水洗净，在45～55℃下恒温烘干至恒重，并切成尺寸为2～4mm的柚子皮颗粒；(2)将步骤(1)烘干后的柚子皮颗粒浸渍于质量分数为40％的氧氯化锆溶液中，置于摇床中振荡2～3h，设置温度280～300K，转速140～160r/min，得到载锆柚子皮；其中柚子皮颗粒与氧氯化锆溶液的质量比为1.5～2.5:95～105；(3)过滤收集步骤(2)的载锆柚子皮，于75～85℃下恒温烘干12～24h；(4)将步骤(3)干燥后的载锆柚子皮于190～210℃下热解0.5～1.5h，冷却至室温后取出，得锆氧化物负载的柚子皮吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种锆氧化物负载的柚子皮吸附剂制备方法，其特征在于：所述步骤(1)将新鲜柚子皮裁...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹威，敖涵婷，魏琳，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35