公布日：2024.02.27
申请日：2024.01.22
分类号：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
本发明涉及污水处理用无机磷吸附体及其制备方法和使用方法，属于污水处理技术领域。污水处理用无机磷吸附体，包括膜状碳基底，碳基底表面负载有经有机物插层后的水滑石纳米片，插层的有机物中含有磺酸基。污水处理用无机磷吸附体的制备方法，包括以下步骤：S1、将碳基底清洗并烘干；S2、将镁盐、钴盐、镍盐中的一种和铝盐溶解于水中，并加入结构导向剂，得到混合盐溶液；S3、将含有磺基官能团的有机物溶于水中，得到有机插层溶液；S4、将有机插层溶液滴入混合盐溶液，并调节PH至6至8，得到混合溶液；S5、将步骤S1处理后的碳基底浸入混合溶液，并进行水热反应，得到无机磷吸附体。本发明可以实现高选择性吸附水体中的无机磷。
权利要求书
1.污水处理用无机磷吸附体的使用方法，其特征在于，吸附体包括膜状碳基底，所述碳基底表面负载有经有机物插层后的水滑石纳米片，插层的有机物中含有磺酸基，磺酸基的基团通过氢键与H2PO4-或HPO42-进行结合，从而选择性吸附无机磷；将吸附体放入待处理的水体中，对水体中的无机磷进行吸附；吸附体吸附达到饱和后，将吸附体取出，并利用碱溶液浸泡，无机磷从吸附体中转移至碱溶液中；重新将吸附体放入待处理的水体中，进行再次利用；吸附体的制备过程包括以下步骤：S1、将膜状碳基底在酸性溶液中浸泡，然后清洗并烘干；S2、将镁盐、钴盐、镍盐中的一种和铝盐溶解于水中，并加入结构导向剂，得到混合盐溶液；S3、将含有磺酸基官能团的有机物溶于水中，得到有机插层溶液；含有磺酸基官能团的有机物为苯磺酸、甲烷磺酸和对甲苯磺酸中的一种或几种，制得的有机插层溶液浓度为0.25mol/L-0.50mol/L；S4、将有机插层溶液滴入混合盐溶液，并调节PH至6至8，得到混合溶液；S5、将步骤S1处理后的碳基底浸入混合溶液，并进行水热反应，得到无机磷吸附体。
2.如权利要求1所述的污水处理用无机磷吸附体的使用方法，其特征在于，步骤S1中，碳基底为碳布、碳纸和碳毡中的一种。
3.如权利要求1所述的污水处理用无机磷吸附体的使用方法，其特征在于，步骤S1中，酸性溶液具体为浓硝酸，浓硝酸的浓度为10mol/L-16mol/L，浸泡时间为1-2h，浸泡温度为60-80℃。
4.如权利要求1所述的污水处理用无机磷吸附体的使用方法，其特征在于，步骤S2中，镁盐、钴盐或镍盐与铝盐的摩尔比为1.0:1.0至4.0:1.0，制得的混合盐溶液的浓度为0.2mol/L-0.5mol/L。
5.如权利要求1所述的污水处理用无机磷吸附体的使用方法，其特征在于，步骤S2中，结构导向剂为尿素、六亚甲基四胺和氟化铵中的一种或多种配置的水溶液，浓度为0.5mol/L-1mol/L。
6.如权利要求1所述的污水处理用无机磷吸附体的使用方法，其特征在于，步骤S5中，水热反应条件为100-120℃，反应时间为8-12h。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种污水处理用无机磷吸附体及其制备方法和使用方法，可以实现高选择性吸附水体中的无机磷，并且吸附完成后可方便地从水体中回收再利用。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：包括膜状碳基底，所述碳基底表面负载有经有机物插层后的水滑石纳米片，插层的有机物中含有磺酸基，磺酸基的基团通过氢键与H2PO4-或HPO42-进行结合，从而选择性吸附无机磷。
进一步地，包括以下步骤：
S1、将膜状碳基底在酸性溶液中浸泡，然后清洗并烘干；
S2、将镁盐、钴盐、镍盐中的一种和铝盐溶解于水中，并加入结构导向剂，得到混合盐溶液；
S3、将含有磺酸基官能团的有机物溶于水中，得到有机物插层溶液；
S4、将有机物插层溶液滴入混合盐溶液，并调节PH至6至8，得到混合溶液；
S5、将步骤S1处理后的碳基底浸入混合溶液，并进行水热反应，得到无机磷吸附体。
进一步地，步骤S1中，碳基底为碳布、碳纸和碳毡中的一种。
进一步地，步骤S1中，酸性溶液具体为浓硝酸，浓硝酸的浓度为10mol/L-16mol/L，浸泡时间为1-2h，浸泡温度为60-80℃。
进一步地，步骤S2中，镁盐、钴盐或镍盐与铝盐的摩尔比为1.0:1.0至4.0:1.0，制得的混合盐溶液的浓度为0.2mol/L–0.5mol/L。
进一步地，步骤S2中，结构导向剂为尿素、六亚甲基四胺和氟化铵中的一种或多种配置的水溶液，浓度为0.5mol/L–1mol/L。
进一步地，步骤S3中，含有磺酸基官能团的有机物为苯磺酸、甲烷磺酸和对甲苯磺酸中的一种或几种，制得的有机物插层溶液浓度为0.25mol/L–0.50mol/L。
进一步地，步骤S5中，水热反应条件为100-120℃，反应时间为8-12h。
污水处理用无机磷吸附体的使用方法，包括
将上述吸附体放入待处理的水体中，对水体中的无机磷进行吸附；
吸附体吸附达到饱和后，将吸附体取出，并利用碱溶液浸泡，无机磷从吸附体中转移至碱溶液中；
重新将吸附体放入待处理的水体中，进行再次利用。
本发明的有益效果是：
1、本发明的吸附体，具有水滑石大比表面积优点，可以容纳较多的磺酸基，吸附能力较强。
2、无机磷一般以磷酸根离子（H2PO4-或HPO42-）的形式存在于水中，本吸附体中的磺酸基能够磷酸根离子之间形成氢键，利用氢键结合的作用，使得磺酸基稳定吸附磷酸根离子，而水中的其他阴离子，例如氯离子、碳酸根离子、硫酸根离子等均不会与磺酸基结合，从而有针对性地吸附磷酸根离子，实现对水体无机磷的选择性吸附。
3、本发明的吸附体，将有机物插层后的水滑石纳米片设置在膜状的碳基底上，并非传统的粉末状，使用时，可以悬挂设置在吸附设备中，吸附达到饱和后，直接将膜状的碳基底取出即可，操作十分方便。且由于利用氢键结合的方式使磷酸根与磺酸基相结合，因此采用碱溶液对吸附达到饱和的吸附体进行浸泡，碱溶液中的氢氧根离子可以破坏氢键，使得磷酸根重新回到溶液中，而吸附体则可以再次利用，回收利用方便。
（发明人：韦娅俪;仝秋雯;胡兴茹;蒋光明;王春;罗思强;姜延雄;田晓刚）
