[发明专利]一种纳米氧化镧改性的碱木质素吸附去除水体中磷的方法

说明书

本发明公开了一种纳米氧化镧改性的碱木质素吸附去除水体中磷的方法，将碱木质素溶于水中，加入聚乙烯亚胺和甲醛溶液，在碱性环境下进行曼尼希反应；所得产物再以氯化镧作为镧源于乙醇水溶液中进行水热反应，制备纳米氧化镧改性的碱木质素；将纳米氧化镧改性的碱木质素加入到含磷水体中，吸附去除水体中的磷。本发明采用水热法制备的氧化镧改性的碱木质素表面存在着高度分散的活性镧吸附位点，表现出对磷显著优异的去除效果和较高的循环利用率；且吸附耗时短，处理效率高；所采用的基体材料碱木质素是造纸制浆工艺的废渣，来源广泛，价廉，可实现以废治废的目的。本发明应用于去除水体中的磷具有良好的经济和环境效益。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种水体中正磷酸盐的去除方法，具体涉及一种利用纳米氧化镧改性的碱木质素材料吸附去除水中的正磷酸盐的方法。

背景技术

磷是引起各类表生水体富营养化的限制性营养元素之一。磷的过量排放，一方面对水质安全和水生生物造成了极大的威胁，另一方面加剧了不可再生资源磷的匮乏。磷在天然水体和废水中的存在形态主要有三种，即正磷酸盐、聚合磷酸盐(包括焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐)和有机结合的磷酸盐。这三种形态的磷存在着一定的转化作用，聚磷酸盐在酸性条件下可以水解为正磷酸盐，在细菌细胞分泌的生物酶的作用下，有机磷可以矿化为正磷酸盐。因此，人们更为关注的是水体中正磷酸盐的去除。

吸附法作为一种高效、低耗能的水处理方法成为研究热点，采用吸附法去除水体中的磷具有成本低、效果好、可回收利用磷资源等优点。吸附法除磷工艺简单、运行可靠，既可以作为生物法除磷的深度处理方法，也可以作为独立的处置单元。目前，常用的除磷吸附剂有活性炭、粉煤灰、钢渣、金属氧化物及其复合材料等。

研究发现，稀土元素镧对磷具有优异的吸附选择性，例如沸石经镧改性后，对磷的吸附容量增大近10倍，磷的去除效率最高可达到99％；黏土矿物经氧化镧改性后，除磷效果大幅度提高，由改性前的6.75％～37.70％提高到93.18％～99.44％。但是镧的氧化物由于直径小，在水中容易聚集，从而产生传质阻力，导致吸附能力下降。

碱木质素又称木质素磺酸盐，是一种可再生的生物质资源，它来源于造纸硫酸盐法制浆工业中的残渣；木质素分子表面含有丰富的含氧官能团，有利于在其表面进行化学修饰。制浆造纸工业每年从植物分离出约5000万吨左右的工业木质素副产物，工业木质素的资源化高效利用不仅为化学工业提供原料，而且对于推动资源生态利用的发展将产生重大的意义。因此，工业木质素的资源化利用具有重大的经济与环境效益。

将碱木质素进行氧化镧改性处理后应用于水体中磷的吸附去除，目前尚未见相关报道。为了拓宽木质素生物质资源的应用领域、加快对造纸残渣主要成分木质素的高值化利用、实现可持续发展和绿色环保，本发明将氧化镧负载于碱木质素的表面并用于水体中正磷酸盐的吸附去除。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对氧化镧可利用的有效活性吸附位点有限、吸附时间长、除磷吸附量不高的缺陷，本发明的目的在于提供一种纳米氧化镧改性的碱木质素作为吸附剂去除水体中磷的方法。

2.技术方案

本发明的纳米氧化镧改性的碱木质素吸附去除水体中磷的方法，以纳米氧化镧改性的碱木质素作为吸附剂，快速高效吸附去除水体中的正磷酸盐。

所述的纳米氧化镧改性的碱木质素吸附去除水体中磷的方法，包括如下步骤：

步骤1、碱木质素接枝聚乙烯亚胺：

碱木质素按照质量体积比1g：(20-40)ml溶入水中，依次加入聚乙烯亚胺和甲醛，调节溶液pH为10.0～11.0，搅拌均匀后进行曼尼希反应，反应产物冷却后水洗至中性，烘干至恒重，制得聚乙烯亚胺接枝的碱木质素；

步骤2、纳米氧化镧改性的碱木质素的制备：