一种有机磷复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于重金属吸附技术领域，具体涉及一种高效吸附重金属Cd

【技术实现步骤摘要】
一种有机磷复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于重金属吸附
，尤其是属于水体重金属去除治理
，具体涉及一种高效吸附重金属Cd
2+
的有机磷
–
羟基铝复合吸附材料及其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]镉是剧毒重金属，随着工农业的发展，不合理的农药化肥使用等使我国镉污染形势更加严峻。镉在环境中不易降解，移动性强，是动植物非必需元素，有一定的挥发性，可致畸、致癌、致突变，能通过空气和食物链在人类和动植物体内持续积累，直至产生严重危害。目前常用来修复环境中镉污染的方法有吸附、离子交换、膜过滤、生物法等，其中吸附法因材料来源广、经济高效、较少二次污染而被广泛应用。开发高效、清洁、低成本、易制备的新型吸附剂是水处理和净化领域的热门方向。
[0003]目前吸附剂多采用活性矿物、生物炭、耐性微生物等，但这些材料普遍存在一些缺点：例如生物炭制备条件复杂、成本较高；微生物培养复杂、存活性低；矿物质材料吸附效率低等，因此不适合大规模应用。铁/锰/铝羟基化合物，多采用碱沉淀方法制备，操作简单，且材料表面疏松多孔，具有较大的比表面积，并含有丰富的羟基，能通过静电吸附、络合、沉淀等物理化学反应有效去除重金属。尤其是铁/锰/铝氢氧化物经过有机改性,可以丰富吸附剂表面的官能团,提高其对重金属污染物的吸附能力。磷酸盐化合物可与重金属发生强螯合作用，因此多用来制备重金属吸附材料，但目前人们主要研究多集中在无机磷，对有机磷的研究较少。土壤中有机磷占总磷的30
‑
>65％，在高有机质土壤中有机磷高达90％，作物吸收后可在体内形成多种有机磷，如植酸等，因此该原料是一种低成本、易获得的材料。
[0004]Huihui,Huang用无定形氢氧化铝
‑
细菌复合材料吸附Cd
2+
，但研究发现细菌改性的无定形氢氧化铝材料在中性及碱性环境中对Cd
2+
的吸附促进效果不明显。粟燕等发现氢氧化铝
‑
聚丙烯酰胺复合材料在温度为10℃、30℃和50℃条件下，对Cd
2+
的最大吸附量q
max
的值分别是44.43mg/g、50.11mg/g和54.81mg/g。盛姣等发现植酸复合海泡石的吸附材料在30℃，吸附剂浓度为18g/L时，在pH 3.8具备最佳吸附性能，对Cd
2+
的最大吸附量为2.67mg/g。不难发现，这些材料对Cd
2+
的吸附均存在一定局限，故本研究研发一种新型高效吸附Cd
2+
的有机磷负载羟基铝复合材料。
[0005]参考文献：
[0006]1、Du HH,Huang,QY,Yang RJ,Tie BQ,Lei M Cd sequestration by bacteria
–
aluminum hydroxide composites[J].CHEMOSPHERE,2018,198,75
‑
82.
[0007]2、粟燕,刘人源,陈振玲.纳米氢氧化铝
‑
聚丙烯酰胺复合絮凝剂对镉离子的吸附研究[J].离子交换与吸附,2016,32(04):324
‑
332.
[0008]3、盛姣,曾桂华,闫淑梅,何爱翠,刘颖.植酸海泡石复合重金属吸附剂对Cd
2+
的吸附研究[J].安徽农业科学,2013,41(24):10087
‑
10088.

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种有机磷复合材料，能高效吸附Cd
2+
，同时制备简单、不会造成二次污染。
[0010]一种有机磷复合材料，其结构式如下所示：
[0011][0012]所述有机磷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1、在铝盐中加入有机磷，混合均匀，调整pH值后离心、过滤，得到沉淀；
[0014]S2、将沉淀冷冻干燥，得到有机磷复合材料。
[0015]优选的，所述铝盐为水溶性铝盐。
[0016]只有水溶性的铝盐才能通过溶解在水中调节水解平衡，然后把铝盐转化为无定形羟基铝，才能制备本专利技术需要的有机磷复合材料。
[0017]优选的，所述水溶性铝盐为氯化铝、氯化铝水合物、硝酸铝、硝酸铝水合物、硫酸铝、硫酸铝水合物中的一种或几种。
[0018]进一步优选的，所述铝盐为硝酸铝水合物。
[0019]硝酸铝密度小、溶解性能好，易溶于水，乙醇，丙酮，硝酸。且硝酸根离子易于去除，对复合材料干扰小，九水硝酸铝是硝酸铝中最稳定的形态。
[0020]优选的，所述混合为磁力搅拌器在150～500rpm转速下搅拌混合。
[0021]优选的，所述有机磷为植酸。
[0022]植酸是大多数土壤和沉积物中含量最丰富的有机磷酸盐，含有大量磷酸基团，是一种少见的金属多齿螯合剂，有研究发现植酸可以提高重金属污染土壤中Cd
2+
的浸出速度与溶出量。且植酸低成本，易获得，在自然环境中大量存在。
[0023]优选的，所述有机磷复合材料中P:Al摩尔比为1:(10～100)。
[0024]植酸分子量大，过高的P:Al摩尔比，提高了复合材料在实际应用中的施加量，进而提高成本，且羟基铝对植酸的有一定吸附上限；P:Al摩尔比过低，则对羟基铝的改性不明显。
[0025]进一步优选的，模拟自然环境中的矿物有机的复合比，同时从修复剂的实际应用方面考虑，所述有机磷复合材料中P:Al摩尔比为0.1。
[0026]优选的，所述步骤S1调整pH值至6.5
±
0.2，用稀碱溶液调节pH。
[0027]所述pH需控制在6.5
±
0.2，在pH 5左右，铝离子开始产生沉淀，进一步保证转化完全，控制在6.5左右即无需再加碱，过量的碱易使氢氧化铝转变为偏铝酸盐。
[0028]进一步优选的，碱溶液可以为NaOH溶液、KOH溶液。
[0029]优选的，所述步骤S1调整pH值后先稳定0.5h，期间pH微调，离心。
[0030]本专利技术还提供了所述有机磷复合材料吸附重金属Cd
2+
的应用，具体方法为：
[0031]在离心管中加入有机磷复合材料，有机磷复合材料和重金属镉按100mg:(0～4)mg的比例进行试验，pH控制在6.5
±
0.05。样品在恒温摇床中(25℃)下震荡24h后过滤，用ICP(电感耦合等离子体质谱)测Cd
2+
浓度，根据吸附前后Cd
2+
浓度的差值计算吸附量。有机磷复合材料理论吸附量可达205mg/g，具有良好的重金属吸附效果。
[0032]下面对本专利技术进行进一步阐述：
[0033]本专利技术选取纯羟基铝、植酸为原料制备复合材料。铝羟基化合物广泛的存在于水生、地质环境中，具有较大的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机磷复合材料，其特征在于，其结构式如下所示：2.如权利要求1所述的有机磷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在铝盐溶液中加入有机磷，混合均匀，调整pH值后离心、过滤，得到沉淀；S2、将沉淀冷冻干燥，得到有机磷复合材料；所述有机磷为植酸。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铝盐为水溶性铝盐。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性铝盐为氯化铝、氯化铝水合物、硝酸铝、硝酸铝水合物、硫酸铝、硫酸铝水合物中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性铝盐为硝酸铝水合物。6.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜辉辉，聂宁，徐丰，杨潇泓，蔡彤，铁柏清，雷鸣，刘孝利，魏祥东，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：