[发明专利]一种水合氧化锆/海藻酸锶复合凝胶珠及其制法和应用

说明书

本发明涉及一种包裹水合氧化锆的海藻酸锶凝胶珠产品及其吸附应用。将水合氧化锆分散液与海藻酸钠水溶液，按一定体积比混合，滴入到锶盐溶液中，搅拌，形成凝胶珠，水洗去除过量的锶离子，得到粒径为0.1～5mm的水合氧化锆/海藻酸锶复合凝胶珠。该凝胶珠可以用于吸附去除水中的阴离子污染物。复合凝胶珠对磷酸盐，氟化物，砷酸盐微污染水的Langmuir饱和吸附量分别可达53mg/g，36mg/g，61mg/g。本发明在确保水合氧化锆高吸附活性的同时，可以解决水合氧化锆的分离难题，在水质净化领域具有一定的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及面向水质净化应用的吸附材料领域，具体涉及一种水合氧化锆/海藻酸锶复合凝胶珠及其制法和应用。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，环境污染问题日益严重。湖泊、河流、地下水等均受到大面积不同程度的污染，严重威胁人群健康。磷酸根离子、氟离子、砷酸根离子等是具有代表性的一类阴离子污染物。这些阴离子污染物含量过高会引起水体富营养化、氟骨病、砷中毒等问题。目前，对于高浓度的污染水，一般采用化学沉淀、膜分离等手段，进行有效去除，但是对于微污染水，这些方法往往成本过高，使用不方便。

吸附法是一种操作简便，小巧灵活，成本较低的可用于处理微污染、低浓度污染水体的有效方法。应用基于纳米材料的吸附法处理微污染水是目前国内外广泛关注的研究热点。吸附法水处理的关键在于寻找和开发高性能的新型吸附材料。水合氧化锆作为一种新型吸附材料，其吸附性能，特别是对低浓度磷酸盐，氟化物，和砷酸盐的吸附性能远高于其他传统钙、铁、铝基吸附剂。Yu Su等人(Water Research，2013，47，5018)用一种无定形的氢氧化锆吸附海水和废水中的磷，发现这种无定形的氢氧化锆对磷的吸附性能大于镁铝、镁铁层状氢氧化物。专利(CN102001722A)公开了一种氧化锆改性的中孔硅材料的方法。专利(CN103495390A)介绍了一种氧化锆改性活性炭吸附剂的制备方法。专利(CN102910700A)公开了一种氧化锆改性的氧化石墨吸附剂的方法。这些发明专利介绍的吸附剂产品的物理形态为粉末状态，在污水中沉降缓慢，负载的水合氧化锆容易脱落，没有从根本上解决水合氧化锆难沉降，易流失的缺点。论文(Journal of Hazardous Materials，2015，284，35)采用一种聚苯乙烯多孔阴离子交换树脂D-201负载上水合氧化锆制得吸附剂HZO-201，虽然能够很好的解决吸附剂的分离回收问题，但是离子交换树脂价格十分昂贵，且树脂为不可降解材料，吸附剂报废后难以处理，有可能产生二次污染。专利(CN106693923A)将水合氧化镧纳米材料包裹在海藻酸铝/聚乙烯醇，或者海藻酸铁/聚乙烯醇凝胶中，制备了能够用于水处理的凝胶型吸附剂。但该凝胶吸附剂只能一次性使用，吸附达到饱和之后，不能再生。

虽然水合氧化锆具有优异的吸附性能，但是水合氧化锆的难分离，易流失的问题限制了水合氧化锆在微污染水处理中的应用。

发明内容

本发明的首要目的在于，针对现有的水合氧化锆难分离，易流失等问题，提供一种水合氧化锆/海藻酸锶复合凝胶珠。

本发明的另一目的为提供上述水合氧化锆/海藻酸锶复合凝胶珠的制备方法。

本发明的再一目的为提供上述水合氧化锆/海藻酸锶复合凝胶珠的应用。

本发明用可生物降解的海藻酸锶凝胶，包裹固定水合氧化锆，制备毫米级的凝胶珠吸附材料。这样既可以最大限度的保留水合氧化锆的吸附活性，又可以克服纳米材料难分离，易流失的缺点。另外，海藻酸锶凝胶比同类海藻酸钙凝胶更加耐盐，耐碱，从而可以实现在强碱高盐再生液中解吸附而得到再生。海藻酸锶凝胶为绿色可降解材料，价格低廉，材料本身不会造成环境污染。鉴于以上优点，水合氧化锆/海藻酸锶复合凝胶珠吸附剂在微污染水处理领域具有较大的应用前景。

本发明通过以下技术方案实现：

一种水合氧化锆/海藻酸锶复合凝胶珠的制备方法，包括如下步骤：