一種載鎂生物復合材料及其制備和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物復合材料及其制備和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬氧化物是一種人工合成的高效吸附劑，廣泛應(yīng)用于含磷廢水的吸附。然而傳統(tǒng)納米金屬氧化物除磷吸附劑受結(jié)構(gòu)影響存在孔道內(nèi)顆粒團聚、吸附傳質(zhì)速率不佳，導致吸附劑工作利用率低的技術(shù)缺憾。所以利用吸附樹脂固載納米金屬氧化物制備新型吸附材料的研宄越來越多。雖然這種新型吸附材料有較好的吸附效果，但樹脂不能被生物降解，吸附劑的再生需消耗化學試劑，再生費用高，且吸附劑所吸附的磷得不到回收利用。目前使用鹵蟲卵殼作為載體制備生物復合材料的專利主要有:專利號為ZL201210479389.3的一種載銀抗菌生物復合材料的制備工藝，專利號為ZL201210506670.1的一種負載T12生物復合材料及用途和專利號為201310442369.3的一種載氧化鋯除磷生物復合材料的制備及除磷方法。載銀抗菌生物復合材料和載T12生物復合材料雖然都以鹵蟲卵殼作為載體，但是其應(yīng)用于對殺菌和去除甲醛。固載氧化鋯生物復合材料雖然對磷有很好的去除效果，但是卻不能用于緩釋肥料使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)工藝易控制、生產(chǎn)成本較低、具有更好的吸磷和釋磷效果的載鎂生物復合材料及其制備和使用方法。本發(fā)明主要是以生物材料鹵蟲卵殼為載體，固載鎂，制備載鎂生物復合材料，利用該材料吸附含磷污水中的磷，并使用聚磷的載鎂生物復合材料作為緩釋肥料應(yīng)用于植物栽培。
[0004]本發(fā)明的載鎂生物復合材料是由硝酸鎂、氫氧化鈉和鹵蟲卵殼制備而成。
[0005]上述載鎂生物復合材料的制備方法如下:
[0006]將硝酸鎂配置成水溶液，其質(zhì)量百分數(shù)為5-40%，向每10mL上述水溶液中加入事先超聲2-8h并洗凈烘干的鹵蟲卵殼2-8g，在10-25°C、超聲頻率60_100Ηζ、超聲功率50W的條件下超聲分散2-8h，在室溫下磁力攪拌10-20h，使鹵蟲卵殼全部沉到容器底部，溶液在40-80°C的水浴鍋中蒸干，每10mL質(zhì)量分數(shù)為0.4_4%的NaOH溶液加入上述蒸干的鹵蟲卵殼0.5-2g，磁力攪拌8-12h。過濾，用去離子水清洗至中性，烘干，得到鹵蟲卵殼載鎂生物復合材料。其中鎂的固載量為60-90%。
[0007]上述載鎂生物復合材料的除磷方法:
[0008]按每10mL濃度為5_30mg/L的KH2PO4,加入l_5g鹵蟲卵殼載鎂生物復合材料的比例，將它們放入到容器中混合，并使用NaOH和HCl將上述混合溶液的pH值調(diào)整為2_12，在室溫(25°C )下恒溫震蕩，轉(zhuǎn)速為120-200rpm。24h之后測定溶液中的含磷量，其去除率在45-80%，出水濃度均滿足城鎮(zhèn)污水排放標準中的一級標準。存在競爭離子Cl_，NO'HC03_，腐殖酸(HA)時載鎂生物復合材料對磷的去除效果未受到明顯影響，仍可達到上述的出水標準。該載鎂生物復合材料在吸附磷后，用去離子水洗凈烘干，得到聚磷載鎂生物復合材料。
[0009]上述聚磷載鎂生物復合材料做為磷緩釋肥的使用方法:
[0010]以施加量為157.27-786.35g/m2，將上述聚磷載鎂生物復合材料施入土壤中，可有效促進種子的萌發(fā)，及根、莖、葉的生長，是一種載體可以生物降解的磷緩釋肥。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有如下優(yōu)點:
[0012](I)生產(chǎn)工藝易控制，生產(chǎn)成本較低。
[0013](2)鹵蟲卵殼是一種生物資源，是水產(chǎn)養(yǎng)殖的廢棄物，利用鹵蟲卵殼作為吸附劑載體，實現(xiàn)了廢棄生物資源的再利用。卵殼具有良好的生物兼容性，機械強度優(yōu)良，其獨特的遞進式階梯孔隙結(jié)構(gòu)，利于承載物的分散固定及吸附質(zhì)的傳質(zhì)，能夠避免發(fā)生傳質(zhì)阻塞及團聚現(xiàn)象，是難得的天然多孔載體。
[0014](3)本發(fā)明的載鎂生物復合材料對磷具有良好的吸附效果，去除效率為45-80%，磷的出水濃度可降達到排放標準。
[0015](4)吸附磷的聚磷載鎂生物復合材料可有效緩釋出磷，是一種可生物降解的緩釋肥料。
【具體實施方式】
:
[0016]實施例1:
[0017]稱取硝酸鎂配置成水溶液，其質(zhì)量分數(shù)為5%，向10mL上述水溶液中加入事先超聲4h并洗凈烘干的鹵蟲卵殼，在15°C、超聲頻率60Hz、超聲功率50W的條件下超聲分散4h，在室溫下磁力攪拌10h，使鹵蟲卵殼全部沉到燒杯底部，溶液在40°C的水浴鍋中蒸干，加入到400mL質(zhì)量分數(shù)為0.4%的NaOH溶液中，磁力攪拌。過濾，用去離子水清洗至中性，烘干，得到載鎂生物復合材料。
[0018]將500mL濃度為5mg/L的KH2PO4W入到錐形瓶中，加入Ig上述載鎂生物復合材料，并使用NaOH和HCl將溶液的pH值調(diào)整為7，在室溫(25°C )下恒溫震蕩，轉(zhuǎn)速為120rpm。24h之后測定溶液的含磷量，其磷去除率60%。
[0019]以施加量為157.27g/m2，將上述聚磷載鎂生物復合材料加入到土壤中，澆水至飽和，播種20粒種子，在25°C光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天澆一定量的水，種子萌發(fā)率為80%，并在發(fā)芽15天后測植株高度11.5cm，根的長度為13.5cm。
[0020]實施例2
[0021]稱取硝酸鎂配置成水溶液，其質(zhì)量百分數(shù)為20%，向10mL上述水溶液中加入事先超聲4h并洗凈烘干的鹵蟲卵殼，在20°C、超聲頻率60Hz、超聲功率50W的條件下超聲分散6h，在室溫下磁力攪拌16h，使鹵蟲卵殼全部沉到燒杯底部，溶液在60°C的水浴鍋中蒸干，加入到400mL質(zhì)量分數(shù)為1%的NaOH溶液中，磁力攪拌。過濾，用去離子水清洗至中性，烘干，得到載鎂生物復合材料。
[0022]將500mL濃度為10mg/L的KH2PO4W入到錐形瓶中，加入2g上述載鎂生物復合材料，并使用NaOH和HCl將溶液的pH值調(diào)整為7，在室溫(25°C )下恒溫震蕩，轉(zhuǎn)速為160rpm。24h之后測定溶液的含磷量，其磷去除率為63%。
[0023]以施加量為314.54g/m2，將上述聚磷載鎂生物復合材料加入到土壤中，澆水至飽和，播種25粒種子，在25°C光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天澆一定量的水，種子萌發(fā)率為80%，并在發(fā)芽15天后測植株高度為10.5cm，根的長度為13.1cm。
[0024]實施例3
[0025]稱取硝酸鎂配置成水溶液，其質(zhì)量分數(shù)為40%，向10mL上述水溶液中加入事先超聲4h并洗凈烘干的鹵蟲卵殼，在15°C、超聲頻率60Hz、超聲功率50W的條件下超聲分散4h，在室溫下磁力攪拌12h，使鹵蟲卵殼全部沉到燒杯底部，溶液在40°C的水浴鍋中蒸干，加入到400mL質(zhì)量分數(shù)為4%的NaOH溶液中，磁力攪拌。過濾，用去離子水清洗至中性，烘干，得到載鎂生物復合材料。
[0026]將500mL濃度為30mg/L的KH2PO4加入到錐形瓶中，加入3g上述載鎂生物復合材料，并使用NaOH和HCl將溶液的pH值調(diào)整為7，在室溫(25°C )下恒溫震蕩，轉(zhuǎn)速為180rpm。24h之后測定溶液中的含磷量，其磷去除率為67%。
[0027]以施加量為471.81g/m2，將上述聚磷載鎂生物復合材料加入到95g的烘干土壤充分混合，饒水至飽和，播種25粒種子，在25°C光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天饒一定量的水，種子萌發(fā)率為90%，并在發(fā)芽15天后測植株高度為13.8cm，根的長度為13cm。
[0028]實施例4
[0029]稱取硝酸鎂配置成水溶液，其質(zhì)量分數(shù)為5%，向10mL上述水溶液中加入事先超聲8h并洗凈烘干的鹵蟲卵殼，在25°C、超聲頻率100Hz、超聲功率50W的條件下超聲分散4h，在室溫下磁力攪拌16h，使鹵蟲卵殼全部沉到燒杯底部，溶液在40°C的水浴鍋中蒸干，加入到400mL質(zhì)量分數(shù)為2%的NaOH溶液中，磁力攪拌。過濾，用去離子水清洗至中性，烘干，得到載鎂生物復合材料。
[0030]將50