一种载镧凹凸棒石除磷吸附剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种载镧凹凸棒石除磷吸附剂的制备方法，包括如下步骤：S1、将凹凸棒石材料进行焙烧，得到凹凸棒石热活化材料PAL

【技术实现步骤摘要】
一种载镧凹凸棒石除磷吸附剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种载镧凹凸棒石除磷吸附剂的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]过量的磷(P)会引发湖泊和河流富营养化，进而导致危险的藻类爆发、溶解氧枯竭和鱼类死亡，严重扰乱了水体中生物的生态平衡，损害了公众健康。因此，需要可行的技术来抑制磷进入天然水体。现有技术中，水体除磷技术主要包括化学沉淀技术、生物处理技术、膜处理技术和吸附技术。其中，化学沉淀除磷技术多适用于高浓度含磷废水初步处理，需再采用其它技术对水中磷酸盐进一步削减。生物法在实际运行过程中，往往需要严格控制运行条件且需要调控其他营养元素的比例以保证活性污泥微生物吸磷功能的稳定发挥，因此其运行维护管理较为繁琐。近年来获得广泛关注的膜生物反应器技术中膜组件面临严重的膜污染问题，膜组件清理和更换费用大幅增加了应用膜技术处理含磷废水的成本。相对于其他除磷技术，吸附技术具有突出优势。高效、无毒、可再生的吸附剂是吸附除磷技术应用和发展的核心，但面向当今更高的水环境保护需求，传统吸附剂材料的除磷效能难以充分满足当今日趋严格的水处理排放标准，因此，研发新型高效的除磷吸附剂材料具有重要意义。
[0003]在有效增强除磷的吸附剂的开发中，天然矿物类材料因廉价易得且具有独特的多孔结构日渐成为当前吸附材料研究的热点。许多天然矿物表面显正电性，对水中带负电荷的阴离子能发挥静电吸附作用。此外，矿物中含有丰富的金属矿物质(如钙、镁、铝的氧化物等)可与磷酸盐发生内层络合反应。然而，由于矿物形成于自然环境中，受周围产地环境因素和地质条件的影响，其本身含有的活性吸附基团较少，所以需要通过物理或化学改性才能提高矿物材料对目标阴离子的吸附效率。
[0004]凹凸棒石，又名坡缕石，为含水层链状镁质硅酸盐矿物，其晶体微观结构呈针状、纤维状或纤维集合状，是我国一种优势矿产资源，具有较大的开发和利用价值。凹凸棒石岩层硬度低、埋藏深度浅，开采方便，对加工设备要求较低。综合考虑开采费用，凹凸棒石比其它矿物材料的价格更低廉，因此凹凸棒石具有明显的价格竞争力和市场应用价值。凹凸棒石具有独特的纳米棒晶结构，使其具有高比表面积和多孔性。此外，凹凸棒石的晶体结构中除镁、铝金属元素外，根据产地地质条件不同常掺有一定量的钙、镁等金属成分，因此凹凸棒石具有与水中磷酸盐形成表面沉淀的潜力。
[0005]此外，磷酸盐可与众多金属离子通过配体交换形成稳定的内层络合物，因此金属氧化物负载是一种应用广泛的除磷吸附剂改性方法。由于镧与水中磷酸盐具有优异的亲和力，镧氧化物被广泛用于制作污水除磷吸附剂。磷酸镧化合物是目前自然界中稀土金属磷酸盐中最难溶的化合物，其磷酸镧的溶解度会随着溶液温度升高而进一步下降，在高温条件下依然保持稳定的沉淀形态，不易溶解。镧对于水中磷酸盐的处理效果明显优于常用于水处理的金属铝盐和铁盐，更重要的是，镧具有良好的生物安全性，充分保障其在水处理领
域应用无健康风险。

技术实现思路

[0006](一)要解决的技术问题
[0007]为了解决现有技术中存在的矿物材料除磷吸附剂活性吸附位点少、污染物吸附容量偏低的瓶颈问题，本专利技术提供一种载镧凹凸棒石除磷吸附剂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种载镧凹凸棒石除磷吸附剂的应用。
[0008](二)技术方案
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0010]一种载镧凹凸棒石除磷吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0011]S1、凹凸棒石材料前处理：将凹凸棒石材料进行焙烧，得到凹凸棒石热活化材料PAL
‑
H；
[0012]S2、La(OH)3负载溶液的配制：在可溶性镧盐溶液中加入碱液，调节pH，进行超声处理，得到La(OH)3负载溶液；
[0013]S3、将步骤S1得到的凹凸棒石热活化材料PAL
‑
H加入步骤S2得到的La(OH)3负载溶液中进行反应，得到载镧凹凸棒石复合材料PAL
‑
La。
[0014]如上所述的制备方法，优选地，步骤S1中，将凹凸棒石在700～800℃的温度下焙烧4～8小时。
[0015]如上所述的制备方法，优选地，步骤S2中，用NaOH溶液调节La(NO3)3溶液pH值，然后置于超声细胞破碎仪中超声处理10～30min，得到La(OH)3负载溶液。
[0016]如上所述的制备方法，优选地，步骤S3中，将凹凸棒石热活化材料PAL
‑
H加入La(OH)3负载溶液后，在超声作用下进行反应，然后在水浴条件下进行反应，得到浑浊液；
[0017]反应完成后，对浑浊液离心，将沉淀物洗涤、过滤；
[0018]对过滤后的沉淀物进行干燥、研磨，得到载镧凹凸棒石复合材料PAL
‑
La。
[0019]如上所述的制备方法，优选地，步骤S2中，采用NaOH或KOH溶液调节La(NO3)3溶液的pH值；
[0020]所述NaOH或KOH溶液的浓度为1mol/L；
[0021]所述La(NO3)3溶液的浓度为0.1mol/L；
[0022]所述La(NO3)3溶液的pH值调节为10。
[0023]如上所述的制备方法，优选地，步骤S3中，凹凸棒石热活化材料PAL
‑
H与La(OH)3的质量比为1：1～1：1.6。
[0024]如上所述的制备方法，优选地，步骤S3中，超声作用下的反应时长为10～30min，水浴条件下反应时长为5
‑
10h；
[0025]水浴温度为60～70℃。
[0026]如上所述的制备方法，优选地，步骤S3中，沉淀物在60～80℃干燥12～48h；
[0027]沉淀物研磨后过200目筛，得到载镧凹凸棒石复合材料PAL
–
La。
[0028]本专利技术还提供一种采用上述制备方法制备得到的载镧凹凸棒石复合材料PAL
–
La的应用，所述载镧凹凸棒石复合材料PAL
–
La用于吸附磷酸盐；
[0029]所述镧凹凸棒石复合材料PAL
–
La对磷酸盐浓度在50mg/L以下，pH范围为3～11的
溶液的吸附率大于等于99％。
[0030]如上所述的应用，优选地，所述镧凹凸棒石复合材料PAL
–
La用于吸附竞争阴离子环境中的磷酸盐；
[0031]所述竞争阴离子包括SO
42
‑
、NO3‑
、HCO3‑
以及Cl
‑
。
[0032](三)有益效果
[0033]本专利技术的有益效果是：
[0034]本专利技术制备方法制备得到的载镧凹凸棒石复合材料PAL
–
La吸附剂能够提供丰富的结合位点，不会引发吸附剂毛孔堵塞的问题。
[0035]本专利技术制备方法制备得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载镧凹凸棒石除磷吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、凹凸棒石材料前处理：将凹凸棒石材料进行焙烧，得到凹凸棒石热活化材料PAL
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H；S2、La(OH)3负载溶液的配制：在可溶性镧盐溶液中加入碱液，调节pH，进行超声处理，得到La(OH)3负载溶液；S3、将步骤S1得到的凹凸棒石热活化材料PAL
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H加入步骤S2得到的La(OH)3负载溶液中进行反应，得到载镧凹凸棒石复合材料PAL
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La。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将凹凸棒石在700～800℃的温度下焙烧4～8小时。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，用NaOH溶液调节La(NO3)3溶液pH值，然后置于超声细胞破碎仪中超声处理10～30min，得到La(OH)3负载溶液。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，将凹凸棒石热活化材料PAL
‑
H加入La(OH)3负载溶液后，在超声作用下进行反应，然后在水浴条件下进行反应，得到浑浊液；反应完成后，对浑浊液离心，将沉淀物洗涤、过滤；对过滤后的沉淀物进行干燥、研磨，得到载镧凹凸棒石复合材料PAL
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La。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，采用NaOH或KOH溶液调节La(NO3)3溶液的pH值；所述NaOH或KOH溶液的浓度为1mol/L；所述La...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令超，阎沁琳，徐嘉玉，郑春苗，李晶，
申请(专利权)人：深圳市南科环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：