一种Ca(OH)2与LaMnO3杂化复合材料的制备方法及用途与流程

本发明涉及污水磷净化，尤其涉及一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法及用途。

背景技术：

1、磷（p）被认为是重要的营养限制因子，也是导致水体富营养化的主要因素，在淡水生态系统控制初级生产力方面发挥重要作用。农业生态系统中的磷以无机或有机肥料的形式施用于土壤，其中有机磷占30%~65%，而90%有机磷以植酸和三磷酸腺苷的形式存在。过量的无机磷和有机磷通过径流、淋溶等途径流入水体中。通常，水体中浮游藻类大规模生长时，有机磷通过生物矿化和化学分解转化为无机磷，因此，有机磷和无机磷都影响水体富营养化，无机磷和有机磷在水体中的去除成为挑战。目前，水体无机磷的去除研究较多，对无机磷和有机磷的同时去除研究较少。在众多除磷方法中，吸附法因其高效、经济、易于操作等优点被广泛用于去除磷。其中，镧基吸附剂由于其对磷较强的亲和力，在去除磷方面受到关注。

2、钙钛矿广泛应用于半导体、环境催化剂、燃料电池、化学传感器、磁性材料以及透氧膜等领域，并于近些年作为吸附剂进入人们的视野，现阶段研究主要集中于吸附染料、挥发性有机化合物（voc）和农药等物质。镧基钙钛矿作为新型吸附材料，现如今作用于吸附水体中的磷酸盐的应用较少，并且几乎没有将镧基钙钛矿用于有机磷去除的研究。对于无机磷吸附，由于钙钛矿本身路易斯酸特性和碱性条件下水体中oh-竞争作用，导致吸附磷酸盐效果受水体的ph影响较大，在酸性条件下表现出更加优异的吸附性能，碱性条件下吸附能力通常会降低，随着水体环境ph的增加，吸附容量降低造成吸附剂用量增加，成本增高。对于有机磷水体，这方面的研究极少，因此吸附效果需要进一步探究。综上所述，如何提高钙钛矿对磷的吸附能力，特别是优化碱性条件下的吸附性能值得进一步研究。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法及用途。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现：

3、一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，包括如下步骤：

4、s1.la(no3)3·6h2o与去离子水混合，依次加入mn(no3)2·4h2o、无水乙醇、乙二醇、柠檬酸和尿素形成混合溶液；

5、s2.所述混合溶液加入反应釜内，在180℃下保持24h以上、自然冷却至室温，收集混合溶液中的固体材料；

6、s3.烘干所述固体材料并研磨，在400℃以上高温下煅烧，冷却后获得lamno3钙钛矿材料；

7、s4.将所述lamno3钙钛矿材料与cao在去离子水中混合，超声后过滤、洗涤、烘干；

8、s5.研磨后在400℃以上高温下煅烧，冷却后获得ca(oh)2与lamno3杂化钙钛矿材料。

9、根据上述技术方案，优选地，步骤s1中，选取8.660g la(no3)3·6h2o与20ml去离子水混合，依次加入5.325ml mn(no3)2·4h2o、80ml无水乙醇、20ml乙二醇、19.2g柠檬酸和12g尿素形成混合溶液。

10、根据上述技术方案，优选地，步骤s3中，所述固体材料在80℃烘箱中烘干后研磨，在400℃高温下煅烧2h，再升温至600℃高温下煅烧4h。

11、根据上述技术方案，优选地，步骤s4中，cao与所述lamno3钙钛矿材料的质量比为（0.2-0.6）:（0.8-0.4）。

12、根据上述技术方案，优选地，步骤s4中，所述lamno3钙钛矿材料选取2g并与cao在去离子水中混合，在25℃下超声2h，过滤洗涤，于80℃烘干。

13、根据上述技术方案，优选地，步骤s4中，cao与所述lamno3钙钛矿材料的质量比为0.4:0.6。

14、本专利公开了一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的用途，基于上述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，所述ca(oh)2与lamno3杂化钙钛矿材料能够在中性和碱性环境中，用于吸附水体中无机磷的同时，还能够吸附水体中的有机磷，其中无机磷为磷酸盐，所述有机磷为植酸(ip-6)或三磷酸腺苷(atp)中的一个或两个。

15、根据上述技术方案，优选地，所述ca(oh)2与lamno3杂化钙钛矿材料能够在多次吸附解吸循环后，被重复利用吸附水体中的磷酸盐，且对磷酸盐的去除率大于95%。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明通过cao浸渍lamno3制备ca(oh)2与lamno3杂化复合材料，有效提高吸附材料抗ph干扰能力，随着水体ph的增加，其对磷酸盐的吸附性能可以保持在很高的水准；与此同时，本发明公开的吸附材料对磷酸盐具有更高吸附效果的同时，更能高效脱除水体中植酸(ip-6)和三磷酸腺苷(atp)为代表的有机磷，确保从根源上第一时间作用于含磷污水；除此之外，经过多次吸附解吸循环后，ca(oh)2与lamno3杂化复合材料对磷去除率仍达96%，证明其具有极佳的可重复使用性。

技术特征：

1.一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，选取8.660g la(no3)3·6h2o与20ml去离子水混合，依次加入5.325ml mn(no3)2·4h2o、80ml无水乙醇、20ml乙二醇、19.2g柠檬酸和12g尿素形成混合溶液。

3.根据权利要求1所述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述固体材料在80℃烘箱中烘干后研磨，在400℃高温下煅烧2h，再升温至600℃高温下煅烧4h。

4.根据权利要求2所述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，cao与所述lamno3钙钛矿材料的质量比为（0.2-0.6）:（0.8-0.4）。

5.根据权利要求4所述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述lamno3钙钛矿材料选取2g并与cao在去离子水中混合，在25℃下超声2h，过滤洗涤，于80℃烘干。

6.根据权利要求5所述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，cao与所述lamno3钙钛矿材料的质量比为0.4:0.6。

7.一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的用途，基于权利要求1至6中任意一项的所述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的制备方法，其特征在于，所述ca(oh)2与lamno3杂化钙钛矿材料能够在中性和碱性环境中，用于吸附水体中无机磷的同时，还能够吸附水体中的有机磷。

8.根据权利要求7所述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的用途，其特征在于，所述无机磷为磷酸盐，所述有机磷为植酸或三磷酸腺苷中的一个或两个。

9.根据权利要求8所述一种ca(oh)2与lamno3杂化复合材料的用途，其特征在于，所述ca(oh)2与lamno3杂化钙钛矿材料能够在多次吸附解吸循环后，被重复利用吸附水体中的磷酸盐，且对磷酸盐的去除率大于95%。

技术总结
本发明涉及一种Ca(OH)<subgt;2</subgt;与LaMnO<subgt;3</subgt;杂化复合材料的制备方法及用途，通过LaMnO<subgt;3</subgt;钙钛矿材料的制备，再通过CaO浸渍LaMnO<subgt;3</subgt;制备出Ca(OH)<subgt;2</subgt;与LaMnO<subgt;3</subgt;杂化钙钛矿材料，用于吸附水体中无机磷的同时，还能够吸附水体中的有机磷，此外在多次吸附解吸循环后，被重复利用吸附水体中的磷酸盐，且对磷酸盐的去除率大于95%。本发明制备出的Ca(OH)<subgt;2</subgt;与LaMnO<subgt;3</subgt;杂化复合材料，有效提高吸附材料抗pH干扰能力，对磷酸盐具有更高吸附效果的同时，更能高效脱除水体中植酸(IP‑6)和三磷酸腺苷(ATP)为代表的有机磷，经过多次吸附解吸循环后，Ca(OH)<subgt;2</subgt;与LaMnO<subgt;3</subgt;杂化复合材料对磷去除率仍达96%，证明其具有极佳的可重复使用性。

技术研发人员：王风,冯梦晗,郭长滨,张克强
受保护的技术使用者：农业农村部环境保护科研监测所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15