[发明专利]一种水体低浓度磷复合吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于处理水体中低浓度正磷酸盐的吸附剂的制备方法。

背景技术

在水体富营养化日益严重的当前，中国水环境中亟待解决的不是水资源型缺水而是水质型缺水，如何控制水源水的富营养化尽快解决其带来的一系列给水处理难题是水行业需要面临的一个难题。

水环境中磷元素的超标排放是引起水体富营养化的重要原因之一，以往的磷处理首先针对水体中的磷元素，降低其浓度，但实际水体中的磷含量通常并不高，造成实际水体富营养化的主因多是底泥吸附的磷元素释放。现行有关水中磷的处理，不论是应用混凝沉淀、吸附、离子交换或微生物除磷都面临着低浓度磷控制的难题。譬如吸附应用中吸附剂虽然种类繁多并且拥有较高饱和吸附量，但是针对低浓度磷的吸附往往达不到理想的去除率；吸附后的脱吸问题也可能引起磷再释放的二次污染。并且吸附的过程中为保证与目标物充分接触，大量吸附剂多为粉体纳米结构，虽然此种粉体纳米结构能够提高吸附剂的饱和吸附量和吸附速率，但是其泄漏所致的二次污染问题必然受到人们的关注。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有针对处理水中磷的吸附剂对低浓度磷的去除率较低的问题，而提供一种水体低浓度磷复合吸附剂的制备方法。

本发明水体低浓度磷复合吸附剂的制备方法按下列步骤实现：

一、将La(NO₃)₃·6H₂O溶解至DMF(二甲基甲酰胺)中，然后按PAN与La(NO₃)₃·6H₂O的质量比为10:1～1:1加入PAN(聚丙烯腈)，加热至50～100℃后反应1～10h，得到5～12wt.％PAN含量的聚合物溶液；

二、对步骤一得到的聚合物溶液进行电纺丝，得到的电纺膜在铝箔纸上进行收集，然后将电纺膜置于碱液中浸泡10～16h，取出电纺膜再使用去离子水清洗至中性后烘干，得到水体低浓度磷复合吸附剂。

本发明制备得到的水体低浓度磷复合吸附剂为La(OH)₃纳米线/聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维，宏观上为薄片状结构，微观上是负载有单分散La(OH)₃纳米棒的PAN纳米纤维的多级结构。

本发明单分散La(OH)₃纳米棒是磷吸附的核心材料，由于PAN纳米纤维的固定作用，La(OH)₃分散均匀且均为一维纳米结构，为磷的吸附提供了大量有效的吸附点位，并且LaPO₄结合能力优异，不会出现二次释放问题。相比于其它磷吸附剂，该La(OH)₃纳米线/聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维在针对低浓度磷吸附的过程中充分展现了高效性和高去除率。同时由于PAN本身的特性，该吸附材料还具有良好的力学柔韧性，能够抗冲击水力负荷，而且能在广泛的酸碱范围内稳定使用，拓宽了吸附剂的应用范围，而且该复合吸附剂具有优异的液-固分离特性，总之该La(OH)₃纳米线/聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维吸附剂是一种兼具纳米高效吸附能力和稳定易分离能力的优良低磷吸附剂。如在水体中磷(P)浓度为2mg/L时，按1g/L的投量投加本发明的La(OH)₃纳米线/聚丙烯腈复合纳米纤维吸附剂，能使水体中磷的去除率达到98％以上。

附图说明

图1为实施例得到的水体低浓度磷复合吸附剂的宏观形貌图；

图2为实施例得到的水体低浓度磷复合吸附剂的透射电镜图；

图3为应用实施例制备的水体低浓度磷复合吸附剂吸附低浓度磷(2mg/L)的吸附曲线图；

图4为应用实施例制备的水体低浓度磷复合吸附剂在不同pH下磷(50mg/L)吸附曲线图；

图5为应用实施例制备的水体低浓度磷复合吸附剂在不同竞争离子下磷吸附(50mg/L)柱状统计图，其中横坐标是不同竞争离子态，纵坐标为不同离子下磷吸附的吸附容量。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式水体低浓度磷复合吸附剂的制备方法按下列步骤实现：

一、将La(NO₃)₃·6H₂O溶解至DMF(二甲基甲酰胺)中，然后按PAN与La(NO₃)₃·6H₂O的质量比为10:1～1:1加入PAN(聚丙烯腈)，加热至50～100℃后反应1～10h，得到5～12wt.％PAN含量的聚合物溶液；