一种高吸附磷的制造技术

本发明专利技术公开了一种高吸附磷的

【技术实现步骤摘要】
一种高吸附磷的ZnO/PUF复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术公开了一种高吸附磷的
ZnO/PUF
复合材料及其制备方法，属于水体磷污染治理材料领域
。

技术介绍

[0002]磷作为生物体的一种限制因子，是动植物体内的重要组成物质，广泛应用于养殖
、
食品
、
洗涤
、
电子及医药等行业
。
在自然水环境中，磷的主要赋存形态为正磷酸盐，但随着磷矿的开采以及磷的广泛应用，水环境中的磷超过了生态系统所能承载的含量，造成大量生物的生长与循环过程失衡，严重影响人体健康
。
因此，正磷酸盐的去除对水体富营养化治理至关重要
。
[0003]吸附法因其简单
、
高效以及低成本被广泛应用于水体中磷的去除
。
专利
CN116371353A
利用镧磁性铁改性凹凸棒土用于废水中的磷的去除，但材料对磷的去除效果较差，只能用于处理低浓度的含磷废水
。
专利
CN112337427B
制备了一种
La@Zr@SiO2@
膨润土复合除磷吸附剂，能有效去除废水中的磷，但是所使用的材料制备过程过于复杂，不适用于广泛的工业生产
。
专利
CN105013435A
通过焙烧制备的复合金属氧化物能够有效降低污水厂出水中磷的含量，但材料制备过程复杂，成本较高
。
专利
CN111001388B
采用简易的方法制备的吸附剂负载有高含量的
CaO
和
MgO
，具有高比表面积，提高了对磷的吸附量，但粉体状的材料吸附污染物后因难以从水体中有效分离而成为潜在污染源
。
因此，需要开发对磷具有高吸附容量
、
易于从水体中分离且制备工艺简单的材料
。
[0004]ZnO
作为一种金属氧化物，由于路易斯酸碱作用，被认为是一种良好的吸附材料
。
吴敌
(
吴敌
.
氧化锌及其改性石英砂的除磷性能研究
[D].
长春
:
东北师范大学
,2014.)
采用化学沉淀
‑
热分解法，在
300℃
下焙烧
3h
制备
ZnO
用于除磷，吸附容量在
pH
＝
3.1
时可以达到
50mg/g
；
Wei Yan
‑
Fu(Wei Y
‑
F,Liang X
‑
J,Wu H
‑
H,et al.Efficient phosphate removal by dendrite
‑
like halloysite
‑
zinc oxide nanocomposites prepared via noncovalent hybridization[J].Applied Clay Science,2021,213.)
将管状高岭粘土矿物与纳米
ZnO
颗粒复合，其对磷酸盐的单位吸附量可达
97.30mg/g。
上述文献表明
ZnO
及其复合材料具有一定的除磷能力，但在目前研究中存在着以下一些不足：
(1)
传统的焙烧热处理制备的过程中，高温焙烧会减少
ZnO
表面的羟基数量，降低吸附活性位点，从而导致
ZnO
对磷的吸附能力降低
。(2)
粉体形式的
ZnO
在除磷后难以从环境中分离出来，会形成潜在的污染源
。
[0005]针对上述的问题，本专利技术公开了一种高吸附磷的
ZnO/PUF
复合材料及其制备方法，采用发泡法将沉淀法下制备的纳米
ZnO
粉体填充到
PUF
中制备了
ZnO/PUF
复合材料
。PUF
多孔基质的渗透性和优异的流动性，可以大大降低吸附过程中的传质阻力，同时，
ZnO
均匀分散在
PUF
中，暴露出更多的结合位点，显著增强吸附性能
。PUF
泡沫优异的稳定性，独特的力学性能，便于除磷后材料的分离回收
。
[0021]制备纳米
ZnO
：将
17.8494g
六水合硝酸锌溶于
120mL
去离子水中，搅拌至澄清得到
A
液
。
将
6g
氢氧化钠溶于
120mL
去离子水中，搅拌至澄清得到
B
液
。
将
A
液置于
40℃
的水浴锅中，在转速为
200r/min
的条件下，将
B
液匀速缓慢滴入
A
液中生成沉淀，
B
液滴加结束后将其置于
40℃
水浴锅中熟化
2h。
然后将合成物洗涤并抽滤后，冷冻干燥
6h
，得到纳米
ZnO。
[0022]制备
ZnO/PUF
：将
20g PEG
倒入模具中，置于
90℃
的加热台上，使其融化，向熔融体中加入
1.0526g(5wt
％
)
纳米
ZnO
，搅拌均匀后置于
90℃
的加热台上，依次加入
2.5228g
六亚甲基二异氰酸酯
、0.8102g
辛酸亚锡
、0.5mL
去离子水，充分搅拌后静置发泡，得到初始泡沫
。
将泡沫置于
100℃
的烘箱中熟化
1h
，冷却至室温，脱膜后得到
ZnO/PUF
复合材料
。
[0023]实施例3[0024]制备纳米
ZnO
：将
17.8494g
六水合硝酸锌溶于
120mL
去离子水中，搅拌至澄清得到
A
液
。
将
6g
氢氧化钠溶于
120mL
去离子水中，搅拌至澄清得到
B
液
。
将
A
液置于
40℃
的水浴锅中，在转速为
200r/min
的条件下，将
B
液匀速缓慢滴入
A
液中生成沉淀，
B
液滴加结束后将其置于
40℃
水浴锅中熟化
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
本发明公开了一种高吸附磷的
ZnO/PUF
复合材料，该材料的特征为：孔径均匀的泡沫，尺寸为
255
μ
m
～
270
μ
m
，孔隙率和吸水率分别为
95.39
％和
2128.06
％；所述材料对磷酸根的吸附容量按
ZnO
计达到
464.6mg/g
，在磷酸根浓度低于
222.93mg/L
时吸附率为
90
％以上
。2.
根据权利要求书1中所述的一种高吸附磷的
ZnO/PUF
复合材料，该材料的成分特征为：富含活性羟基的纳米
ZnO
为吸附剂，聚多元醇
PEG
为基底，
ZnO
引入量占
PEG
的
2.5wt
％
‑
10wt
％，通过发泡获得纳米
ZnO
均匀分布的多孔
PUF
；其中纳米
ZnO
形貌呈
30nm
～
100nm
的无规则粒状
。3.
根据权利要求1中所述的一种高吸附磷的
ZnO/PUF
复合材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
(1)
制备纳米
ZnO
：称取
0.06mol
的六水合硝酸锌溶于
120mL
去离子水中得到
A
液；称取
0.15mol
～
0.3mol
的氢氧化钠溶于
120mL
去离子水中得到

【专利技术属性】
技术研发人员：张佩聪，曹洋，陈愫英，黄艺，李峻峰，张文涛，陈显飞，杜海英，刘建华，余大明，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：