[发明专利]一种二次改性碳基磷吸附复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种二次改性碳基磷吸附复合材料及其制备方法和应用，用铁镧双金属和阳离子表面活性剂先后二次改性多壁碳纳米管，吸附材料的制备方法。该方法包括以下步骤。该方法制备得到材料作为磷酸根吸附复合材料，在较广泛的pH(3～9)条件下对磷酸根有较高吸附量，常温下最大磷酸根吸附量约80mg/g(以P计可达约27mg/g)，并且受其他阴阳离子的影响较小，1mol/L的NaOH作为最佳解吸液浓度，五次解吸循环后材料仍有较强对磷吸附能力，材料具备循环再生对磷吸附的能力，可用于去除废水和富营养化水体中的磷。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种二次改性碳基磷吸附复合材料及其制备方法，以及该材料在水中吸附除磷的应用。

背景技术

传统的碳基吸附剂较便宜但对磷的吸附能力十分有限，而纳米金属类吸附剂磷吸附能力强，但易团聚导致吸附位点和比表面积降低，吸附能力不能充分发挥，且价格昂贵。利用碳基材料的大比表面积，把纳米金属负载于炭基材料上，可以达到优势互补的效果。纳米金属负载改性后的复合材料对磷的吸附能力可增大为原炭基材料的数十倍。选择合适的碳基材料和纳米金属，以及用合理的比例和方法制备出高效的磷吸附复合材料，是亟待解决的吸附除磷技术难题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种二次改性碳基磷吸附复合材料及其制备方法和应用。

具体技术方案为：

一种二次改性碳基磷吸附复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.Fe/La双金属对多壁碳纳米管进行改性

多壁碳纳米管，投加到FeCl₃和LaCl₃·7H₂O混合液中，待其均匀混合后将溶液pH调为7，密封锥形瓶置于恒温水浴振荡器中振荡，然后在烘箱中反应，静置、过滤、洗涤，最后烘干，所得样品是一次改性碳纳米管材料；

S2.阳离子表面活性剂对Fe/La双金属改性的碳纳米管材料进行二次改性

一次改性碳纳米管材料投加到阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基氯化铵)溶液中，密封锥形瓶置于恒温水浴振荡器振荡，然后在烘箱中反应，静置、过滤、洗涤，最后烘干，所得样品是二次改性碳纳米管磷吸附复合材料。

进一步的，S1中，多壁碳管用量分别是0.125～0.5g，投加到100mL金属总摩尔浓度为21mmol/L的FeCl₃和LaCl₃·7H₂O混合液中，其中Fe³⁺和La³⁺的浓度比分别为7:3～9:1，溶液pH调为7～10；S2中，一次改性碳纳米管材料0.75g，阳离子表面活性剂溶液100mL，浓度为21mmol/L。

S1和S2中：

振荡条件均为，25℃，200r/min振荡24h；

烘箱中反应条件均为，80℃，反应6h。

烘干条件均为，105℃。

本发明还要求保护一种二次改性碳基磷吸附复合材料，根据上述的的制备方法所得。

该二次改性碳基磷吸附复合材料的应用，用于去除废水和富营养化水体中的磷。

本发明具有的技术效果：

该方法制备得到材料作为磷酸根吸附复合材料，在较广泛的pH(3～9)条件下对磷酸根有较高吸附量，常温下最大吸附量以P计可达约27mg/g，并且受其他阴阳离子的影响较小，在1mol/L的NaOH最佳解吸液浓度，五次解吸循环后材料仍有较强对磷吸附能力，材料具备循环再生对磷吸附的能力，可用于去除废水和富营养化水体中的磷。

附图说明