一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料及其制备方法与应用，该制备方法包括以下步骤：将木浆液、纳米纤维素、水充分混合后冷冻干燥，得到前驱体；将冷冻干燥得到的前驱体加热炭化，研磨后得到木浆液衍生炭；将得到的木浆液衍生炭与磷酸氢锆充分混合，得到木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料，所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆的质量比为(5：1)

【技术实现步骤摘要】
一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生活用水软化处理领域，具体涉及一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料及其制备方法与应用。
技术背景
[0002]硬水指的是水中存在溶解的矿物质成分多，尤其是钙镁离子；在日常生活用水中，若不对硬水进行软化，硬水与肥皂和清洁剂反应后产生的不溶性沉淀物会带了许多危害，比如造成皮肤瘙痒、皮肤水分流失、降低皮肤屏障效应、妨碍皮肤屏障修复等。因此，对生活用水进行软化受到了广泛的关注，调控生活用水中可溶性钙镁离子对人体健康有益，具有实际应用价值。
[0003]目前常见的软化水处理的方法有离子交换法、加入阻垢剂法、膜分离法、电磁法、石灰法、吸附法等。其中，加入阻垢剂法是向水中加入阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根结合的特性，从而使得水垢不易析出沉积，该法由于加入了化学物质，应用受到了极大的限制，但其投加量少、适应性广，水量大时软化成本较低；膜分离法通过用纳滤膜和反渗透膜拦截水中的钙镁离子，其处理后的水适用较广，但对进水压力有较高要求，成本较高；电磁法是通过在水中加电场或磁场来改变离子的特性，从而改变钙镁离子的沉积速度来阻止硬水垢的形成，该法成本较低，但不够稳定，处理后的水使用时间与距离有局限；石灰法是通过向水中加入石灰，适用于流量大的高硬水，只能将硬度降到小范围。
[0004]现有文献报道了通过CO2注入技术去除矿业废水中的钙离子(陈流通,谢洪勇,奥利陶维恩,安啼卡嫩艾罗.CO2注入对矿业废水中钙离子的去除[J].江苏农业科学,2020,48(05):259
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263.DOI:10.15889/j.issn.1002
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1302.2020.05.051.)，但是该技术存在明显不足：该技术对设备要求苛刻，难以实现小型规模化，在家庭端生活用水处理上难以得到应用。相比之下，吸附法采用多孔性的固体吸附材料，具有大的比表面积与优异的吸附能力，且易于加工成小型化设备，是一种值得推广的用于家庭端生活用水软化的处理方法。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中难以实现小型规模化的问题，本专利技术的目的在于一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料及其制备方法与应用。本专利技术制备的木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料用于吸附硬水中钙离子，实现在生活用水软化处理上的应用。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术提供一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.将木浆液、纳米纤维素、水充分混合后冷冻干燥，得到前驱体；
[0009]S2.将步骤S1冷冻干燥得到的前驱体加热炭化，研磨后得到木浆液衍生炭；
[0010]S3.将步骤S2得到的木浆液衍生炭与磷酸氢锆充分混合，得到木浆液衍生炭与磷
酸氢锆混合型吸附材料，所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆的质量比为(5：1)
‑
(1：5)。
[0011]优选地，步骤S1中，所述木浆液为桉木浆液、樟木浆液、桃木浆液、杨木浆液中的一种以上。
[0012]优选地，步骤S1中，所述冷冻干燥的温度为
‑
50～
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60℃。
[0013]优选地，步骤S1中，步骤S1中，所述冷冻干燥为真空状态，其压强为50～100Pa。
[0014]优选地，步骤S1中，所述木浆液的质量分数为10％～20％
[0015]优选地，步骤S1中，所述木浆液和纳米纤维素的质量比为(1：1)
‑
(1：3)。
[0016]优选地，步骤S1中，所述木浆液和水的质量比为(1：1)
‑
(1：5)。
[0017]优选地，步骤S1中，所述木浆液、纳米纤维素、水的质量比为1：1：1。
[0018]优选地，步骤S2中，所述炭化为在惰性气氛下以500～1000℃加热炭化，惰性气氛的气体流速为50～100mL/min。
[0019]优选地，步骤S2中，所述炭化为在氩气气流下以500～1000℃加热炭化，氩气气流的流速为50～100mL/min。
[0020]优选地，惰性气氛气体的体积分数为99％
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99.9％。
[0021]优选地，所述加热炭化的温度为500℃；所述加热炭化时间为1～10h。
[0022]优选地，步骤S3中，所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆的质量比为(5：1)、(2：1)、(1：1)、(1：2)或(1：5)。
[0023]优选地，步骤S3中，所述混合的方法为搅拌，搅拌速率为500
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1500rpm，搅拌时间为60
‑
120min。
[0024]本专利技术提供所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料的制备方法所制备得到的木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料。
[0025]本专利技术还提供所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料在生活用水软化中的应用。
[0026]优选地，所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料在生活用水软化中的应用，具体为在CaCl2溶液中的应用。
[0027]优选地，所述应用具体为：将制备得到的木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料加入待吸附溶液中，搅拌均匀后得到混合悬浊液；再将得到的混合悬浊液放置在摇床中至饱和吸附，过滤得到澄清液并测试硬度。
[0028]优选地，所述待吸附溶液为200ppm的CaCl2溶液。
[0029]优选地，所述搅拌的速度为500
‑
1500rpm，所述搅拌的时间为1
‑
3h。
[0030]优选地，混合悬浊液置于摇床中放置的时间为12h。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益技术效果：
[0032]1、本专利技术提供的一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料的制备方法，先制备木浆液衍生炭，其原料为生物质，其来源广泛，环境友好，再将合成的木浆液衍生炭与磷酸氢锆按不同比例混合，制备得到的木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料，可以提高吸附材料的利用率，将吸附材料的吸附能力发挥至最大。
[0033]2、本专利技术提供的一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料的制备方法，原料来源广泛，绿色环境友好，成本低廉，反应条件温和，在室温下即可吸附钙离子，节能低耗，材料利用率高，设备简单。
[0034]3、本专利技术制得的木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料具有钙离子吸附性能优异，性能稳定等特点，在生活用水软化处理方面有较好的应用前景。
[0035]4、本专利技术通过木浆液衍生炭与磷酸氢锆不同的质量配比制备得到木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料，该木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料具有优异的钙离子吸附性能，且具有制备成本低廉、制备原料广泛易得等优点，在软化生活用水方面有较好的应用前景。
附图说明
[0036]图1为实施例1制备的木浆液衍生炭的SEM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将木浆液、纳米纤维素、水充分混合后冷冻干燥，得到前驱体；S2.将步骤S1冷冻干燥得到的前驱体加热炭化，研磨后得到木浆液衍生炭；S3.将步骤S2得到的木浆液衍生炭与磷酸氢锆充分混合，得到木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料，所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆的质量比为(5：1)
‑
(1：5)。2.根据权利要求1所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述冷冻干燥的温度为
‑
50～
‑
60℃。3.根据权利要求1所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述木浆液的质量分数为10％～20％。4.根据权利要求1所述木浆液衍生炭与磷酸氢锆混合型吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述木浆液和纳米纤维素的质量比为(1：1)
‑
(1：3)。5.根据权利要求1所述木浆液衍生炭与磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚萍，陈燕，杨思娴，钟文烨，宫志恒，贾诚浩，
申请(专利权)人：美的集团股份有限公司芜湖美的厨卫电器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：