公布日：2024.02.27
申請日：2024.01.22
分類號：B01J20/22(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I;B01J20/28(2006.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及污水處理用無機磷吸附體及其制備方法和使用方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。污水處理用無機磷吸附體，包括膜狀碳基底，碳基底表面負載有經(jīng)有機物插層后的水滑石納米片，插層的有機物中含有磺酸基。污水處理用無機磷吸附體的制備方法，包括以下步驟：S1、將碳基底清洗并烘干；S2、將鎂鹽、鈷鹽、鎳鹽中的一種和鋁鹽溶解于水中，并加入結(jié)構(gòu)導向劑，得到混合鹽溶液；S3、將含有磺基官能團的有機物溶于水中，得到有機插層溶液；S4、將有機插層溶液滴入混合鹽溶液，并調(diào)節(jié)PH至6至8，得到混合溶液；S5、將步驟S1處理后的碳基底浸入混合溶液，并進行水熱反應，得到無機磷吸附體。本發(fā)明可以實現(xiàn)高選擇性吸附水體中的無機磷。
權(quán)利要求書
1.污水處理用無機磷吸附體的使用方法，其特征在于，吸附體包括膜狀碳基底，所述碳基底表面負載有經(jīng)有機物插層后的水滑石納米片，插層的有機物中含有磺酸基，磺酸基的基團通過氫鍵與H2PO4-或HPO42-進行結(jié)合，從而選擇性吸附無機磷；將吸附體放入待處理的水體中，對水體中的無機磷進行吸附；吸附體吸附達到飽和后，將吸附體取出，并利用堿溶液浸泡，無機磷從吸附體中轉(zhuǎn)移至堿溶液中；重新將吸附體放入待處理的水體中，進行再次利用；吸附體的制備過程包括以下步驟：S1、將膜狀碳基底在酸性溶液中浸泡，然后清洗并烘干；S2、將鎂鹽、鈷鹽、鎳鹽中的一種和鋁鹽溶解于水中，并加入結(jié)構(gòu)導向劑，得到混合鹽溶液；S3、將含有磺酸基官能團的有機物溶于水中，得到有機插層溶液；含有磺酸基官能團的有機物為苯磺酸、甲烷磺酸和對甲苯磺酸中的一種或幾種，制得的有機插層溶液濃度為0.25mol/L-0.50mol/L；S4、將有機插層溶液滴入混合鹽溶液，并調(diào)節(jié)PH至6至8，得到混合溶液；S5、將步驟S1處理后的碳基底浸入混合溶液，并進行水熱反應，得到無機磷吸附體。
2.如權(quán)利要求1所述的污水處理用無機磷吸附體的使用方法，其特征在于，步驟S1中，碳基底為碳布、碳紙和碳氈中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的污水處理用無機磷吸附體的使用方法，其特征在于，步驟S1中，酸性溶液具體為濃硝酸，濃硝酸的濃度為10mol/L-16mol/L，浸泡時間為1-2h，浸泡溫度為60-80℃。
4.如權(quán)利要求1所述的污水處理用無機磷吸附體的使用方法，其特征在于，步驟S2中，鎂鹽、鈷鹽或鎳鹽與鋁鹽的摩爾比為1.0:1.0至4.0:1.0，制得的混合鹽溶液的濃度為0.2mol/L-0.5mol/L。
5.如權(quán)利要求1所述的污水處理用無機磷吸附體的使用方法，其特征在于，步驟S2中，結(jié)構(gòu)導向劑為尿素、六亞甲基四胺和氟化銨中的一種或多種配置的水溶液，濃度為0.5mol/L-1mol/L。
6.如權(quán)利要求1所述的污水處理用無機磷吸附體的使用方法，其特征在于，步驟S5中，水熱反應條件為100-120℃，反應時間為8-12h。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種污水處理用無機磷吸附體及其制備方法和使用方法，可以實現(xiàn)高選擇性吸附水體中的無機磷，并且吸附完成后可方便地從水體中回收再利用。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：包括膜狀碳基底，所述碳基底表面負載有經(jīng)有機物插層后的水滑石納米片，插層的有機物中含有磺酸基，磺酸基的基團通過氫鍵與H2PO4-或HPO42-進行結(jié)合，從而選擇性吸附無機磷。
進一步地，包括以下步驟：
S1、將膜狀碳基底在酸性溶液中浸泡，然后清洗并烘干；
S2、將鎂鹽、鈷鹽、鎳鹽中的一種和鋁鹽溶解于水中，并加入結(jié)構(gòu)導向劑，得到混合鹽溶液；
S3、將含有磺酸基官能團的有機物溶于水中，得到有機物插層溶液；
S4、將有機物插層溶液滴入混合鹽溶液，并調(diào)節(jié)PH至6至8，得到混合溶液；
S5、將步驟S1處理后的碳基底浸入混合溶液，并進行水熱反應，得到無機磷吸附體。
進一步地，步驟S1中，碳基底為碳布、碳紙和碳氈中的一種。
進一步地，步驟S1中，酸性溶液具體為濃硝酸，濃硝酸的濃度為10mol/L-16mol/L，浸泡時間為1-2h，浸泡溫度為60-80℃。
進一步地，步驟S2中，鎂鹽、鈷鹽或鎳鹽與鋁鹽的摩爾比為1.0:1.0至4.0:1.0，制得的混合鹽溶液的濃度為0.2mol/L–0.5mol/L。
進一步地，步驟S2中，結(jié)構(gòu)導向劑為尿素、六亞甲基四胺和氟化銨中的一種或多種配置的水溶液，濃度為0.5mol/L–1mol/L。
進一步地，步驟S3中，含有磺酸基官能團的有機物為苯磺酸、甲烷磺酸和對甲苯磺酸中的一種或幾種，制得的有機物插層溶液濃度為0.25mol/L–0.50mol/L。
進一步地，步驟S5中，水熱反應條件為100-120℃，反應時間為8-12h。
污水處理用無機磷吸附體的使用方法，包括
將上述吸附體放入待處理的水體中，對水體中的無機磷進行吸附；
吸附體吸附達到飽和后，將吸附體取出，并利用堿溶液浸泡，無機磷從吸附體中轉(zhuǎn)移至堿溶液中；
重新將吸附體放入待處理的水體中，進行再次利用。
本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明的吸附體，具有水滑石大比表面積優(yōu)點，可以容納較多的磺酸基，吸附能力較強。
2、無機磷一般以磷酸根離子（H2PO4-或HPO42-）的形式存在于水中，本吸附體中的磺酸基能夠磷酸根離子之間形成氫鍵，利用氫鍵結(jié)合的作用，使得磺酸基穩(wěn)定吸附磷酸根離子，而水中的其他陰離子，例如氯離子、碳酸根離子、硫酸根離子等均不會與磺酸基結(jié)合，從而有針對性地吸附磷酸根離子，實現(xiàn)對水體無機磷的選擇性吸附。
3、本發(fā)明的吸附體，將有機物插層后的水滑石納米片設(shè)置在膜狀的碳基底上，并非傳統(tǒng)的粉末狀，使用時，可以懸掛設(shè)置在吸附設(shè)備中，吸附達到飽和后，直接將膜狀的碳基底取出即可，操作十分方便。且由于利用氫鍵結(jié)合的方式使磷酸根與磺酸基相結(jié)合，因此采用堿溶液對吸附達到飽和的吸附體進行浸泡，堿溶液中的氫氧根離子可以破壞氫鍵，使得磷酸根重新回到溶液中，而吸附體則可以再次利用，回收利用方便。
（發(fā)明人：韋婭儷;仝秋雯;胡興茹;蔣光明;王春;羅思強;姜延雄;田曉剛）
