多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂的制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂的制备及其应用。其中所述制备包括：将氯化镧、尿素及柠檬酸钠的混合溶液在120～180℃下进行水热反应，得到所述吸附剂。本发明专利技术的吸附剂对磷酸盐具有较快的吸附速率、较高的吸附容量和选择性，同时具有良好的再生和循环利用性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂的制备及其应用


[0001]本专利技术涉及多孔吸附剂的


技术介绍

[0002]磷(P)是植物、动物和人类的必需营养元素，没有任何物质可以替代磷在土壤中的作用。但作为一种不可再生资源，其储量预计在未来五十年内将逐渐减少，并面临枯竭，对全球粮食生产构成了巨大挑战。但另一方面，以正磷酸盐离子(PO
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‑
)的形式、随着农业或工业废水进入自然水体中的磷，一旦过量，会造成水体富营养化，使水体内的藻类和细菌不可控制的增长，从而抢夺了其它水生生物的氧气，导致生态破坏。
[0003]目前有较多技术用于废水除磷，其中，吸附法通常被认为是一种极具吸引力的方法，它不仅避免了沉淀污泥的形成，而且操作简单，成本低，对环境友好。此外，相对于其它技术手段，吸附法可实现磷的吸附、回收，能同时部分解决磷资源消耗过快的问题。但现有技术中已开发出的吸附剂均存在吸附效果不理想、选择性差、吸附速率低等缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种新的可用于磷元素高效吸附和回收的多孔吸附剂。
[0005]本专利技术的目的还在于提供该多孔吸附剂的制备方法与应用方法。
[0006]本专利技术首先公开了如下的技术方案：
[0007]多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂的制备方法，其包括：
[0008](1)将氯化镧和/或其水合物、尿素及柠檬酸钠在水中进行混合；
[0009](2)将混合得到的溶液进行搅拌及超声分散，其后于120～180℃下进行水热反应；
[0010](3)水热反应完成后，将混合液自然冷却至室温，并过滤、洗涤，将得到的固体过滤物烘干，即得到所述多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂。
[0011]优选的，所述水为去离子水。
[0012]优选的，所述氯化镧和/或其水合物为七水合氯化镧。
[0013]优选的，所述七水合氯化镧、尿素及柠檬酸钠的物质的量之比为3～10：0.5～1：1。
[0014]更优选的，所述七水合氯化镧及柠檬酸钠的物质的量之比为5：1。
[0015]优选的，5.所述水热反应温度为140℃。
[0016]优选的，步骤(2)中所述搅拌时间为10分钟，和/或所述超声分散时间为20分钟。
[0017]优选的，步骤(2)中所述反应的时间为3
‑
12h。
[0018]优选的，步骤(2)中所述反应的时间为4.5h。
[0019]本专利技术进一步公开了上述任一制备方法制备得到的多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂。
[0020]在一些具体的实施方式中，所述多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂具有多层的多孔结构，呈现花状形貌。
[0021]本专利技术进一步公开了上述吸附剂在吸附和/或回收水体中的磷酸盐中的应用。
[0022]在一些具体的实施方式中，所述吸附剂可在pH＝3～11的自然水体中进行应用。
[0023]在一些具体的实施方式中，所述吸附剂在水体中对磷酸盐的吸附容量为200mg/g以上。
[0024]在具体应用中，可根据水体含磷量调整所述吸附剂的用量。
[0025]通过本专利技术的方法制备得到的吸附剂具有多孔结构，有效吸附位点相比二维结构更加丰富，对磷酸盐具有较快的吸附速率，在自然水体(pH＝4～7)中具有良好的适用范围、良好的再生能力和较高的吸附能力，吸附容量高达204.46mg/g，同时其对磷酸盐具有良好的选择性，具有良好的循环利用性，适合规模化产业应用。
附图说明
[0026]图1为实施例1中所得吸附剂的SEM图像。
[0027]图2为实施例1中所得吸附剂的XRD图谱。
[0028]图3为实施例1中所得吸附剂的氮气
‑
吸附脱附等温线图谱。
[0029]图4为实施例1中所得吸附剂在吸附磷酸盐前后的FT
‑
IR图谱。
[0030]图5为实施例1中所得吸附剂在吸附磷酸盐前后的Zeta电位值变化图。
[0031]图6为不同物质的量比制备的吸附剂吸附磷酸盐的效果对比图。
[0032]图7为不同水热温度及时间对吸附磷酸盐效果影响图。
[0033]图8为实施例1中所得吸附剂对磷酸盐的动力学曲线。
[0034]图9为实施例1中所得吸附剂对磷酸盐的等温吸附曲线。
[0035]图10为pH对实施例1中所得吸附剂的吸附能力影响图。
[0036]图11为共存离子对实施例1中所得吸附剂的吸附能力影响图。
[0037]图12为实施例1中所得吸附剂的循环利用性能测试结果。
具体实施方式
[0038]以下结合实施例和附图对本专利技术进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本专利技术进行示例性的描述，而并不能对本专利技术的保护范围构成任何限制。所有包含在本专利技术的专利技术宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本专利技术的保护范围。
[0039]根据本专利技术的技术方案，以下实施例包括如下的具体制备过程：
[0040](1)将原料七水合氯化镧、尿素及柠檬酸钠在去离子水中进行混合；
[0041](2)将混合得到的溶液进行搅拌及超声分散后，转移至不锈钢高压反应釜中于140℃下进行反应；
[0042](3)反应完成后，将混合液自然冷却至室温，并过滤、洗涤，将得到的固体过滤物烘干，即得到所述多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂。
[0043]其中，步骤(1)也可通过不同原料在溶剂中溶解后得到的溶液进行混合。
[0044]以下实施例所用表征方式包括：
[0045]XRD:X射线衍射仪采用Cu
‑
Kα辐射(λ＝0.15406nm)，XRD的管电压和电流分别为40kV和30mA，扫描速率2.4
°
/min，2θ角的扫描范围为5
‑
85
°
。
[0046]SEM:取少量待测样品分散于无水乙醇中，浓度约为1mg/mL，并用超声清洗仪超声分散30分钟，之后采用20μL的移液枪滴一滴分散液于掰好的硅片上，测试前对样品进行喷
金处理，喷金时间为30秒。
[0047]FT
‑
IR:采用漫反射傅里叶变换红外光谱仪进行表面官能团测定。取本实施例所制备的样品的粉末，采用KBr压片，扫描范围为4000～400cm
‑1[0048]BET:通过自动比表面积及孔径分析仪对吸附剂的比表面积和孔径进行分析，测试前200℃下进行脱气预处理。
[0049]Zeta电位：通过Zeta电位分析仪测试样品在不同pH条件下的Zeta电位。样品制备包括：用0.1mol/L的NaOH和0.1mol/L的HNO3调节溶液的pH值在3～11范围内，之后取3mL分散液待用。
[0050]实施例1
[0051]将0.2mol的LaCl3·
7H2O、1.2mol的尿素和0.04mol的柠檬酸钠溶于80mL的去离子水中，将混合溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂的制备方法，其特征在于：包括：(1)将氯化镧和/或其水合物、尿素及柠檬酸钠在水中进行混合；(2)将混合得到的溶液进行搅拌及超声分散，其后于120～180℃下进行水热反应；(3)水热反应完成后，将混合液自然冷却至室温，并过滤、洗涤，将得到的固体过滤物烘干，即得到所述多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氯化镧和/或其水合物为七水合氯化镧。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述七水合氯化镧、尿素及柠檬酸钠的物质的量之比为3～10：0.5～1：1。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：程福龙，潘杰，聂凡贵，闫彬，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：发明
国别省市：