[发明专利]多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂的制备及其应用

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及多孔吸附剂的技术领域。

背景技术

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(PO₄^3-)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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明的目的还在于提供该多孔吸附剂的制备方法与应用方法。

本发明首先公开了如下的技术方案：

多孔碱式碳酸镧磷酸盐吸附剂的制备方法，其包括：

(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。

优选的，所述水为去离子水。

优选的，所述氯化镧和/或其水合物为七水合氯化镧。

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。

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。

优选的，5.所述水热反应温度为140℃。

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。

优选的，步骤(2)中所述反应的时间为3-12h。

优选的，步骤(2)中所述反应的时间为4.5h。

本发明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。

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。

本发明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。

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。

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。

在具体应用中，可根据水体含磷量调整所述吸附剂的用量。