一种用于处理含磷废水的新型纳米材料探究

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

生活污水及化工行业、生化制药、金属表面处理等行业的废水中均含有大量的磷，这些废水直接排入水体会造成水体磷污染。引起水体富营养化、赤潮等现象，导致水质变差、变臭。对含磷废水的处理成为人们关注的议题[1～3]。本实验是以钠基膨润土、海泡石等为主体材料，通过对其进行酸化活化处理，再与镧或锌的无机金属盐进行浸渍，并用高分子絮凝剂进行改性，制备出具有吸附除臭、除磷抑藻功能的新型纳米除磷剂。实验中探讨了主体材料不同、酸化时间不同及改性金属盐种类不同时制备出的除磷剂的除磷效果的差异，以期得到最优化的实验条件，制备出最优良的纳米除磷剂。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

试剂:氯化镧，氯化锌，硫酸镧，硫酸锌，聚合氯化铝，稀硫酸，过硫酸钾，抗坏血酸，钼酸铵，以上试剂均为分析纯；膨润土，海泡石，为化学纯；磷酸二氢钾（优级纯）。

仪器:气浴恒温振荡器(SHA－B，江苏金坛市国旺实验仪器厂)，马弗炉(湖北英山县建力电炉制造有限公司)，搅拌器，紫外可见分光光度计（UV765/UV765PC，上海精科仪器有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 磷的测定

采用分光光度法测定水样中磷的浓度。

1.2.2 除磷剂制备方法

纳米除磷剂的基本制备方法，取适量硫酸对海泡石进行酸化，然后过滤并烘干、粉粹。后在快速搅拌下将其加入到氯化锌溶液中进行浸渍改性，制成浆液体系。向上述浆液体系中加入适量聚合氯化铝，充分反应后，过滤、在90℃下烘干24h，进行球磨处理，收集备用。

分别改变海泡石的酸化时间为 1h，2h，4h，6h，8h，10h和12h，并用氯化镧硫酸锌、硫酸镧代替氯化锌做改性盐溶液，最后采用不同的主体材料如膨润土代替海泡石做主体材料，制备不同的纳米除磷剂，探讨其对含磷废水的处理效果，找出最佳制备方法。

2 实验结果与讨论

2.1 不同酸化时间的探究

在制备纳米除磷剂的基础上，改变酸化时间为1h，2h，4h，6h，8h，10h 和 12h，探讨不同酸化时间下制备的纳米除磷剂对含磷废水中磷的去除率，结果如图1所示。

图1 不同酸化时间下除磷剂对磷的去除率

由图1可见，当酸化时间为1h时，制得的除磷剂对含磷废水中磷的去除率为80%。酸化时间在6h内时，酸化时间越长，磷的去除率越高，最高可达95%。当酸化时间超过6h后，制得纳米除磷剂对磷的去除率不再上升，而是会略有下降。所以在后续实验中，选择6h作为最佳酸化时间。

2.2 改性盐种类探究

分别采用氯化镧、氯化锌、硫酸锌、硫酸镧溶液加入到已酸化并干燥、粉碎制得的粉末中，进行浸渍改性。将制得的不同纳米除磷剂与500mL2mg/L的含磷废水中，置于振荡器中振荡反应，定期取样测定磷去除率，结果如图2所示。

图2 不同盐溶液改性下除磷剂对磷的去除率

由图2可见，采用氯化镧、氯化锌、硫酸锌、硫酸镧溶液进行浸渍改性时制得的四种纳米除磷剂对废水中磷的去除率均在90%以上。其中，以氯化锌做改性盐时，磷的去除率为92%；采用氯化镧溶液对主体材料进行浸渍改性制得的纳米除磷剂对废水中磷的去除率可达到96%，为四种改性盐溶液中改性效果最佳的。使用硫酸锌改性制得的纳米除磷剂对磷的去除率为95%，综合考虑经济等因素，决定采用硫酸锌作为这种纳米除磷剂的改性盐溶液。

2.3 主体材料的探究

分别采用海泡石和膨润土做不同的主体材料制备纳米除磷剂，与含磷废水混合均匀，振荡反应，定期取样测定废水中磷的浓度，计算磷去除率。结果如图3所示。

图3 不同盐溶液改性下除磷剂对磷的去除率

由图3可见，两种主体材料制备的纳米除磷剂对磷的去除率随时间逐渐增大，以海泡石为主体制备的纳米除磷剂对废水中磷的去除率在反应进行的2h内迅速上升，最终达到94%以上；而以膨润土为主体制备的纳米除磷剂对磷的去除率随时间上升趋势较前者平缓，最终达到87%，低于以海泡石做主体制备的纳米除磷剂。

3 结论

3.1 采用硫酸对海泡石进行酸化制备纳米除磷剂时，最佳酸化时间为6h。

3.2 以氯化镧，氯化锌，硫酸镧，硫酸锌溶液浸渍改性时，氯化镧溶液的改性效果最好，可以达到96%。

3.3 以海泡石和膨润土做主体制备的除磷剂对磷的去除率分别为94%和87%，海泡石纳米除磷剂的除磷效果更佳。

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