[发明专利]一种树脂基纳米镧材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种树脂基纳米镧材料、制备方法及应用，属于环境功能材料领域。制备方法包括以下步骤：1)将七水氯化镧与浓盐酸混合溶于醇中，加入树脂聚合物，于常温下搅拌；2)搅拌完成后将上述树脂滤干待用；3)将上述树脂加入沉淀剂溶液中，于常温下搅拌后，滤出树脂；4)将产物水洗至中性，加入NaCl溶液，搅拌，后滤出树脂，烘干，即可得到树脂基纳米镧材料。本发明通过将镧与盐酸混合使镧与氯离子形成络合阴离子，在醇中将镧以此形式均匀吸附到阴离子交换树脂孔道中，再进一步原位生成纳米级镧化合物，制备的镧纳米颗粒分布相对更加均匀，对磷显示出较高的吸附率。

技术领域

本发明属于环境功能材料领域，更具体地说，涉及一种树脂基纳米镧材料、制备方法及应用。

背景技术

镧作为一种稀土元素，在土壤中丰度较高，环境友好。作为一种战略资源，我国稀土矿藏丰富，为其工业应用奠定坚实基础。镧具有很大的配位数，与许多无机配体均具有较强的配位能力，尤其对磷酸根具有很强的亲和力，即使在痕量水平仍表现出对磷酸盐的高效去除能力。镧对磷的特异性吸附可生成镧-磷酸盐络合物，磷酸镧在水溶液中的pK_sp为26.15，远远低于其他金属磷酸盐。目前镧负载或改性材料的制备已有较多报道，如发表于《Hydrobiologia》2003年494卷的《Application of Phoslock(TM),an innovativephosphorus binding clay,to two Western Australian waterways:preliminaryfindings》中，澳大利亚CISRO开发了Phoslock，即一种镧改性膨润土，但其难以回收或循环使用，且具有潜在的镧溶出风险；发表于《Chemosphere》2007年69卷的《Removal ofphosphate from water by a highly selective La(III)-chelex resin》中的载镧chelex-100树脂，载镧量虽高但利用率低，吸附容量小，同样长期暴露条件下镧溶出较多；发表于《Chemical Engineering Journal》2012年185-186期的《Phosphate adsorption onlanthanum hydroxide-doped activated carbon fiber》中合成了一种载镧的纤维活性炭ACF-LaOH，负载量和吸附量有限，且难以再生利用。

本课题组多年来一直致力于纳米镧复合材料的合成及其在磷吸附方面的应用，如南京大学毕业论文《基于纳米复合材料的污水深度除磷与磷回收的应用基础研究》公开了D201基纳米水合氧化镧材料及其制备方法和P吸附方面的用途，La-201的制备过程如下：首先，将20g LaCl₃溶解于150mL含20％(v/v)乙醇的水溶液中，调节pH在3～7之间，以保证La主要以La³⁺和LaCl₂⁺形式存在；将20g D-201加入上述溶液中，在50℃下均匀搅拌12h，置于60℃条件下搅拌6h，使La溶液充分浓缩；之后将浸润浓缩的D-201滤出，逐步加入15％NaOH溶液中，并持续搅拌12h；最后，将上述含有D-201的溶液置于60℃水浴中热处理，确保负载的La完全转变为晶态的水合氧化镧(HLO)。至此，将得到的材料用去离子水漂洗，直到出水为中性，并用5％NaCl溶液转型，将剩余的OH^-转化为Cl^-；之后用去离子水和100mL乙醇进行漂洗，并在烘箱中于50℃烘干12h，即可得纳米复合材料La-201。