一種同時固定氮磷的La(OH)₃改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方法

一種同時固定氮磷的La(OH)₃改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發明涉及無機吸附材料合成技術領域，具體為一種同時固定氮磷的La(OH)3改性硅藻土?分子篩吸附材料的制備方法。該方法以硅藻土為原料，在無酸處理、無焙燒、無有機模板，無額外Si源條件下，合成分子篩，并負載La(OH)3，制備La(OH)3改性硅藻土?分子篩吸附材料。將制備的吸附材料用于同時固定污水中的氮磷，不僅為硅藻土的利用和新型分子篩吸附材料開發提供了一種低成本的方法，也為氮磷廢水處理提供一種有效的途徑。
【專利說明】
一種同時固定氮磷的La(OH)3改性硅藻土-分子篩吸附材料的 制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及無機吸附材料合成技術領域，具體為一種同時固定氮磷的La(OH)3改 性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著工業的發展以及洗滌劑、農藥、化肥等化學用品的大量使用，氮、磷等營養物 質大量進入水體，從而導致了水體的富營養化。大多數情況下，富營養化水體中，氮、磷往往 同時存在，而大多數情況下，常規吸附材料只具備單一固氮或者除磷的能力，在處理富營養 化水體中應用受限。
[0003] 硅藻土是一種具有多孔性的生物硅質巖，是由古代單細胞低等植物硅藻遺骸，通 過沉積、初步成巖等作用而轉化形成，其主要成分是無定型SiO 2,具備質地輕、孔隙率大 (80 % -90 % )、比表面積大、性質穩定、熔點高(超過1400 °C )、隔熱性強、吸聲性強、絕緣等特 點。在我國，硅藻土資源十分豐富，礦儲量以超過2X IOiq噸排在世界第二位。目前，硅藻土主 要以吸附劑、助濾劑、填料、催化劑載體、建材等形式，應用于環境、化工、石油和建筑等工 程。
[0004] 分子篩是一種具選擇吸附性、陽離子交換能力、穩定性好、容易再生等特點的無機 多孔材料，適用于污水處理、氣體吸附和分離等領域。目前，化工原料合成法和天然礦物原 料合成法是合成分子篩主要方法。以純化工原料合成沸石分子篩雖然工藝成熟、技術參數 易于控制，但是存在原料來源有限，價格普遍較高的問題。利用天然礦物原料合成分子篩 中，高嶺土較為成熟，雖然原料成本低廉，原料來源廣，但合成分子篩工藝中往往要經過高 溫煅燒，酸純化，濃堿長時間高溫處理等過程，也帶來了能耗高，設備要求高等問題。
[0005] 采用分子篩處理富營養化水體時，往往只能有效固定氮，而對磷的固定能力較差。 開發具備同時固定氮磷的能力的低成本吸附材料制備有重要意義。

【發明內容】

[0006] 本發明正是針對以上技術問題，提供一種同時固定氮磷的La(OH)3改性硅藻土-分 子篩吸附材料的制備方法。該方法綠色環保，成本低廉，并能有效除去廢水中氨氮和磷。
[0007] 本發明的具體技術方案如下：
[0008] -種同時固定氮磷的La(OH)3改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方法，該方法包 括以下步驟：
[0009] (1)成分測定:測定娃藻土組成，以確定合成娃藻土-分子篩的配料；
[0010] (2)堿溶:稱取2g硅藻土，于30ml lmol/L的NaOH溶液中，在溫度70-80°C，攪拌速率 200rpm的條件下反應24-36h;
[0011] (3)凝膠化：按摩爾比計，控制 Si〇2/Al2〇3 = 1.5-2.5，Na2〇/Si〇2=l.〇-2.0，H2〇/ Na20 = 35-55,使堿溶后的液體與Na0H、NaA102和水混合，加入到聚四氟乙烯試劑瓶中攪拌反 應得凝膠，反應溫度為70 °C，攪拌速率200rpm，時間0.5-3h;
[0012] (4)晶化:將上一步得到的凝膠在90-100°C，攪拌速率IOOrpm條件下，晶化3-8h，經 抽濾得濾餅1和濾液1，將濾餅1干燥后得到硅藻土-分子篩；
[0013] (5)La(0H)3 改性:量取濃度 o.l-o.5m〇VL 的 La(NO3)3 溶液 20ml，與濾餅 1 于 90-100 °(：攪拌反應4h，加入濾液1調節pH至9.0,繼續于90-100°C攪拌反應2h，經過濾、洗滌、干燥即 得La(OH) 3改性硅藻土-分子篩吸附材料。
[0014] 2該方法還包括步驟(6)氮磷吸附量測定:準確稱取一定質量的La (OH) 3改性硅藻 土-分子篩吸附材料，準確配置一定濃度的NH4Cl和KH2PO4混合溶液，于錐形瓶中室溫振蕩吸 3h，測定該吸附材料的氮磷吸附量。
[0015] 本發明的積極效果體現在：
[0016] (一）、本發明以硅藻土為原料，在無酸處理、無焙燒、無有機模板，無額外Si源條件 下，合成分子篩，并負載La(OH)3,制備La(OH) 3改性硅藻土-分子篩吸附材料。將制備的吸附 材料用于同時固定污水中的氮磷，不僅為硅藻土的利用和新型分子篩吸附材料開發提供了 一種低成本的方法，也為氮磷廢水處理提供一種有效的途徑。
[0017] (二）、該工藝綠色環保，成本低廉，并能有效除去廢水中氨氮和磷，提升本發明的 實用價值。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明工藝流程圖；
[0019]圖2為硅藻土原料(a)和實施例2所制備的硅藻土-分子篩(b)和La(OH)3改性硅藻 土-分子篩吸附材料(c)粉末X射線衍射分析圖；
[0020]圖3a為硅藻土原料的電子顯微鏡圖；
[0021]圖3b為實施例2所制備的La(OH)3改性硅藻土-分子篩吸附材料電子顯微鏡圖
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合【具體實施方式】對 本發明作進一步的詳細描述，但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于下述實施 例。
[0023]以下實施例中采用的硅藻土組成均以表1為準，硅藻土組成表wt% :
[0024] 表1硅藻土組成
[0025]
[0026] 實施例1:
[0027] -種同時固定氮磷的La(OH)3改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方法，該方法包 括以下步驟：
[0028] (1)稱取2g硅藻土，于裝有30ml lmol/L的NaOH溶液的聚四氟乙烯試劑瓶中，60°C 下，攪拌速率200rpm條件下反應36h。
[0029] (2)NaOH，NaAl〇2 和水，按 31〇2/^12〇3 = 1.5，似2〇/^〇2 = 1.2，!12〇/恥2〇 = 50與（1)混 合。加入反應器中，在70 °C，攪拌速率為200RPM，混合反應0.5h，形成凝膠；
[0030] (3)將步驟(1)得到的凝膠在HKTC下晶化4h;
[0031] (4)將混合液過濾分離后得到濾餅和濾液，量取濃度0.4mo I /L的La (NO) 3溶液 20ml，與濾餅于100 °C攪拌反應4h，加入濾液調節pH至9.0，繼續于100 °C攪拌反應2h。經過 濾、洗滌、于70°C的條件下干燥即得La(OH)3改性硅藻土-分子篩吸附材料。經檢測，氮磷吸 附量分別為I 〇 · 3mg/g和8 · 4mg/g。
[0032] 實施例2:
[0033] 一種同時固定氮磷的La(OH)3改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方法，該方法包 括以下步驟：
[0034] (1)稱取2g硅藻土，于裝有30ml lmol/L的NaOH溶液的聚四氟乙烯試劑瓶中，70°C 下，攪拌速率200rpm條件下反應24h。
[0035] (2)NaOH，NaAl〇2 和水，按31〇2/^12〇3 = 2.0，似2〇/^〇2 = 1.0，出0/恥2〇 = 45與（1)混 合，在70 °C，攪拌速率為200RPM，混合反應2h，形成凝膠；
[0036] (3)將步驟(1)得到的凝膠在95°C下晶化5h;
[0037] (4)將混合液過濾分離后得到濾餅和濾液，量取濃度0 . I m 〇 I / L的L a (N 0) 3溶液 20ml，與濾餅于95°C攪拌反應4h，加入濾液調節pH至9.0,繼續于95°C攪拌反應2h。經過濾、 洗滌、于70°C的條件下干燥即得La(OH)3改性硅藻土-分子篩吸附材料。經檢測，氮磷吸附量 分別為 15 · 2mg/g和6 · 8mg/g。
[0038] 實施例3:
[0039] 一種同時固定氮磷的La(OH)3改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方法，該方法包 括以下步驟：
[0040] (1)稱取2g硅藻土，于裝有30ml lmol/L的NaOH溶液的聚四氟乙烯試劑瓶中，65°C 下，攪拌速率200rpm條件下反應30h。
[0041 ] (2)將NaOH，NaAlO2和水，按Si〇2/Al2〇3 = 2 · 5，Na20/Si〇2 = 2 · 0，H2〇/Na20 = 55與（1) 混合，在70°C，攪拌速率為200RPM條件下，混合3h，形成凝膠；
[0042] (3)將步驟(1)得到的形成凝膠在90°C下晶化8h;
[0043] (4)將混合液過濾分離后得到濾餅和濾液，量取濃度0.5 m 〇 I / L的L a (N 0) 3溶液 20ml，與濾餅于90°C攪拌反應4h，加入濾液調節pH至9.0，繼續于90°C攪拌反應2h。經過濾、 洗滌、于70°C的條件下干燥即得La(OH) 3改性硅藻土-分子篩吸附材料。經檢測，氮磷吸附量 分別為8 · lmg/g和9 · 9mg/g。
[0044] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權項】
1. 一種同時固定氮磷的La(0H)3改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方法，其特征在于 包括以下步驟： (1) 成分測定:測定娃藻土組成，以確定合成娃藻土-分子篩的配料； (2) 堿溶：稱取2g硅藻土，于30ml lmol/L的NaOH溶液中，在溫度60-70°C，攪拌速率 200rpm的條件下反應24-36h; (3) 凝膠化：按摩爾比計，控制Si02/Al2〇3 = 1 · 5-2 · 5，Na20/Si02 = 1 · 0-2 · 0，H20/Na20 = 35-55,使堿溶后的液體與Na0H、NaA102和水混合，加入到聚四氟乙烯試劑瓶中攪拌反應得 凝膠，反應溫度為70°C，攪拌速率200rpm，時間0.5-3h; (4) 晶化:將上一步得到的凝膠在90-100°C，攪拌速率lOOrpm條件下，晶化3-8h，經抽濾 得濾餅I和濾液I，將濾餅I干燥后得到硅藻土-分子篩； (5) La(0H)3 改性:量取濃度 0.1-0.5111〇1/1的1^(^)3)3溶液201111，與濾餅1于90-100°(：攪 拌反應l〇h，加入濾液1調節pH至9.0,繼續于90-100°C攪拌反應2h，經過濾、洗滌、干燥即得 La (0H) 3改性娃藻土-分子篩吸附材料。2. 根據權利要求1所述同時固定氮磷的La(0H)3改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方 法，其特征在于該方法還包括步驟(6)氮磷吸附量測定:準確稱取一定質量的La(0H) 3改性 硅藻土-分子篩吸附材料，準確配置一定濃度的NH4C1和kh2p〇 4混合溶液，于錐形瓶中室溫振 蕩吸3h，測定該吸附材料的氮磷吸附量。3. 根據權利要求1所述同時固定氮磷的La(0H)3改性硅藻土-分子篩吸附材料的制備方 法，其特征在于所述娃藻土組成表，以wt % :
【文檔編號】B01J20/30GK105921103SQ201610332886
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】錢程, 劉興勇, 袁東, 王壽峰, 譚文淵, 林莉
【申請人】四川理工學院