[发明专利]一种仿EPS型琼脂糖基水凝胶制备方法及吸附除磷运用

说明书

本发明公开了一种仿EPS型琼脂糖基水凝胶制备方法及吸附除磷运用，属于水凝胶制备技术领域，包括以下步骤，将腐殖酸钠溶解于水中；将琼脂糖加入腐殖酸钠溶液,加热搅拌至琼脂糖完全溶解；将步骤二所得溶液冷却凝固成水凝胶；将水凝胶放入二价或三价金属阳离子溶液中改性，持续震荡，再用水冲洗得到仿EPS型琼脂糖基水凝胶；本发明运用易于获取的多糖物质琼脂糖与金属离子、腐殖酸混合共同制备出一种仿EPS型水凝胶，为磷回收利用提供新材料；本发明制作简单，成本低，适用性非常广；用于水体磷元素回收去除，为磷元素回收利用提供新的技术手段。

技术领域

本发明属于水凝胶制备技术领域，涉及一种仿EPS型琼脂糖基水凝胶制备方法及吸附除磷运用。

背景技术

近年来，随着磷等营养元素的持续输入，超出了湖泊等自然水体的自净能力，导致水体富营养化，为蓝藻增殖和优势确立创造了条件，促使蓝藻水华暴发。同时，磷元素也是农作物产量提升起决定性作用的营养元素。随着粮食需求的不断提升和磷肥的不合理施用，磷矿被过度开采，导致磷矿逐渐匮乏。因此，为缓解水体富营养化程度和减少磷矿的开采，从水体中回收磷元素成为亟需解决的关键问题。

目前，水体磷回收去除工艺主要包括化学沉淀法和活性污泥法等。其中化学沉淀法除磷工艺存在成本高、操作较复杂、可能造成二次污染等问题，全面推广难度较大。而活性污泥法虽然已经被广泛运用。活性污泥法作用时间较长，易受外界环境因素的影响而运行不稳定，且不能够回收去除水体中的低浓度磷。因此，针对自然水体中的低浓度磷，开发能够替代化学沉淀法和活性污泥法，降低磷回收去除的成本，对实现磷资源回收具有重要意义。吸附法因其操作简单、运行费用低、处理时间段，且适用于对低浓度磷的回收去除等优点，是目前的热点研究方向，而研发出性能优良的吸附剂一直是吸附法回收除磷研究的重点。

水凝胶型吸附剂因其比表面积大、吸附能力强、易于与水体分离，可以实现磷元素的快速回收，是一种具有广泛应用前景的吸附剂材料。胞外聚合物(EPS)是微生物在一定条件下，由自身代谢产生的一种以多糖为基质并黏附于细胞壁外的高分子聚合物。其主要由多糖、腐殖酸、蛋白质等有机物质和一些无机金属离子等共同组成的混合多聚物。近年来，研究发现EPS是微生物吸附吸收磷元素的重要媒介，能够赋存大量的磷元素。因此，通过模仿EPS的化学组分，构建新型水凝胶，将可能显著改善水体磷元素回收去除，助力水体生态修复和磷的回收利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种仿EPS型琼脂糖基水凝胶制备方法及吸附除磷运用，本发明提供如下技术方案：一种仿EPS型琼脂糖基水凝胶制备方法，包括以下步骤，

步骤一:将腐殖酸钠溶解于水中形成腐殖酸钠溶液；

步骤二：将琼脂糖加入腐殖酸钠溶液，加热搅拌至琼脂糖完全溶解得到混合溶液；

步骤三：将步骤二的混合溶液冷却凝固成水凝胶；

步骤四：将水凝胶放入二价或三价金属阳离子溶液中改性，持续震荡，再用水冲洗得到仿EPS型琼脂糖基水凝胶。

优选的，所述腐殖酸为胡敏酸或富里酸。

优选的，所述步骤一所得腐殖酸钠溶液的浓度为0.5％-5％(W/V)。

优选的，所述步骤二加热温度为80-100℃。

优选的，所述步骤二所得混合溶液中琼脂糖的浓度为0.5％-5％(W/V)。

优选的，所述步骤三具体为将步骤二所得溶液倒入栅格化模具中冷却凝固成水凝胶颗粒，所述水凝胶颗粒的粒径为1-100mm。

优选的，所述步骤四中二价或三价金属阳离子浓度为0.1-1.0mol/L，溶液中的浸泡时间为30-90min。

优选的，所述步骤四中二价或三价金属阳离子溶液中水凝胶投加量的质量占比为1％-40％。