一种载镁生物复合材料及其制备和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物复合材料及其制备和使用方法。
【背景技术】
[0002]金属氧化物是一种人工合成的高效吸附剂，广泛应用于含磷废水的吸附。然而传统纳米金属氧化物除磷吸附剂受结构影响存在孔道内颗粒团聚、吸附传质速率不佳，导致吸附剂工作利用率低的技术缺憾。所以利用吸附树脂固载纳米金属氧化物制备新型吸附材料的研宄越来越多。虽然这种新型吸附材料有较好的吸附效果，但树脂不能被生物降解，吸附剂的再生需消耗化学试剂，再生费用高，且吸附剂所吸附的磷得不到回收利用。目前使用卤虫卵壳作为载体制备生物复合材料的专利主要有:专利号为ZL201210479389.3的一种载银抗菌生物复合材料的制备工艺，专利号为ZL201210506670.1的一种负载T12生物复合材料及用途和专利号为201310442369.3的一种载氧化锆除磷生物复合材料的制备及除磷方法。载银抗菌生物复合材料和载T12生物复合材料虽然都以卤虫卵壳作为载体，但是其应用于对杀菌和去除甲醛。固载氧化锆生物复合材料虽然对磷有很好的去除效果，但是却不能用于缓释肥料使用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种生产工艺易控制、生产成本较低、具有更好的吸磷和释磷效果的载镁生物复合材料及其制备和使用方法。本发明主要是以生物材料卤虫卵壳为载体，固载镁，制备载镁生物复合材料，利用该材料吸附含磷污水中的磷，并使用聚磷的载镁生物复合材料作为缓释肥料应用于植物栽培。
[0004]本发明的载镁生物复合材料是由硝酸镁、氢氧化钠和卤虫卵壳制备而成。
[0005]上述载镁生物复合材料的制备方法如下:
[0006]将硝酸镁配置成水溶液，其质量百分数为5-40%，向每10mL上述水溶液中加入事先超声2-8h并洗净烘干的卤虫卵壳2-8g，在10-25°C、超声频率60_100Ηζ、超声功率50W的条件下超声分散2-8h，在室温下磁力搅拌10-20h，使卤虫卵壳全部沉到容器底部，溶液在40-80°C的水浴锅中蒸干，每10mL质量分数为0.4_4%的NaOH溶液加入上述蒸干的卤虫卵壳0.5-2g，磁力搅拌8-12h。过滤，用去离子水清洗至中性，烘干，得到卤虫卵壳载镁生物复合材料。其中镁的固载量为60-90%。
[0007]上述载镁生物复合材料的除磷方法:
[0008]按每10mL浓度为5_30mg/L的KH2PO4,加入l_5g卤虫卵壳载镁生物复合材料的比例，将它们放入到容器中混合，并使用NaOH和HCl将上述混合溶液的pH值调整为2_12，在室温(25°C )下恒温震荡，转速为120-200rpm。24h之后测定溶液中的含磷量，其去除率在45-80%，出水浓度均满足城镇污水排放标准中的一级标准。存在竞争离子Cl_，NO'HC03_，腐殖酸(HA)时载镁生物复合材料对磷的去除效果未受到明显影响，仍可达到上述的出水标准。该载镁生物复合材料在吸附磷后，用去离子水洗净烘干，得到聚磷载镁生物复合材料。
[0009]上述聚磷载镁生物复合材料做为磷缓释肥的使用方法:
[0010]以施加量为157.27-786.35g/m2，将上述聚磷载镁生物复合材料施入土壤中，可有效促进种子的萌发，及根、茎、叶的生长，是一种载体可以生物降解的磷缓释肥。
[0011]本发明与现有技术相比较具有如下优点:
[0012](I)生产工艺易控制，生产成本较低。
[0013](2)卤虫卵壳是一种生物资源，是水产养殖的废弃物，利用卤虫卵壳作为吸附剂载体，实现了废弃生物资源的再利用。卵壳具有良好的生物兼容性，机械强度优良，其独特的递进式阶梯孔隙结构，利于承载物的分散固定及吸附质的传质，能够避免发生传质阻塞及团聚现象，是难得的天然多孔载体。
[0014](3)本发明的载镁生物复合材料对磷具有良好的吸附效果，去除效率为45-80%，磷的出水浓度可降达到排放标准。
[0015](4)吸附磷的聚磷载镁生物复合材料可有效缓释出磷，是一种可生物降解的缓释肥料。
【具体实施方式】
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[0016]实施例1:
[0017]称取硝酸镁配置成水溶液，其质量分数为5%，向10mL上述水溶液中加入事先超声4h并洗净烘干的卤虫卵壳，在15°C、超声频率60Hz、超声功率50W的条件下超声分散4h，在室温下磁力搅拌10h，使卤虫卵壳全部沉到烧杯底部，溶液在40°C的水浴锅中蒸干，加入到400mL质量分数为0.4%的NaOH溶液中，磁力搅拌。过滤，用去离子水清洗至中性，烘干，得到载镁生物复合材料。
[0018]将500mL浓度为5mg/L的KH2PO4W入到锥形瓶中，加入Ig上述载镁生物复合材料，并使用NaOH和HCl将溶液的pH值调整为7，在室温(25°C )下恒温震荡，转速为120rpm。24h之后测定溶液的含磷量，其磷去除率60%。
[0019]以施加量为157.27g/m2，将上述聚磷载镁生物复合材料加入到土壤中，浇水至饱和，播种20粒种子，在25°C光照培养箱中培养，每天浇一定量的水，种子萌发率为80%，并在发芽15天后测植株高度11.5cm，根的长度为13.5cm。
[0020]实施例2
[0021]称取硝酸镁配置成水溶液，其质量百分数为20%，向10mL上述水溶液中加入事先超声4h并洗净烘干的卤虫卵壳，在20°C、超声频率60Hz、超声功率50W的条件下超声分散6h，在室温下磁力搅拌16h，使卤虫卵壳全部沉到烧杯底部，溶液在60°C的水浴锅中蒸干，加入到400mL质量分数为1%的NaOH溶液中，磁力搅拌。过滤，用去离子水清洗至中性，烘干，得到载镁生物复合材料。
[0022]将500mL浓度为10mg/L的KH2PO4W入到锥形瓶中，加入2g上述载镁生物复合材料，并使用NaOH和HCl将溶液的pH值调整为7，在室温(25°C )下恒温震荡，转速为160rpm。24h之后测定溶液的含磷量，其磷去除率为63%。
[0023]以施加量为314.54g/m2，将上述聚磷载镁生物复合材料加入到土壤中，浇水至饱和，播种25粒种子，在25°C光照培养箱中培养，每天浇一定量的水，种子萌发率为80%，并在发芽15天后测植株高度为10.5cm，根的长度为13.1cm。
[0024]实施例3
[0025]称取硝酸镁配置成水溶液，其质量分数为40%，向10mL上述水溶液中加入事先超声4h并洗净烘干的卤虫卵壳，在15°C、超声频率60Hz、超声功率50W的条件下超声分散4h，在室温下磁力搅拌12h，使卤虫卵壳全部沉到烧杯底部，溶液在40°C的水浴锅中蒸干，加入到400mL质量分数为4%的NaOH溶液中，磁力搅拌。过滤，用去离子水清洗至中性，烘干，得到载镁生物复合材料。
[0026]将500mL浓度为30mg/L的KH2PO4加入到锥形瓶中，加入3g上述载镁生物复合材料，并使用NaOH和HCl将溶液的pH值调整为7，在室温(25°C )下恒温震荡，转速为180rpm。24h之后测定溶液中的含磷量，其磷去除率为67%。
[0027]以施加量为471.81g/m2，将上述聚磷载镁生物复合材料加入到95g的烘干土壤充分混合，饶水至饱和，播种25粒种子，在25°C光照培养箱中培养，每天饶一定量的水，种子萌发率为90%，并在发芽15天后测植株高度为13.8cm，根的长度为13cm。
[0028]实施例4
[0029]称取硝酸镁配置成水溶液，其质量分数为5%，向10mL上述水溶液中加入事先超声8h并洗净烘干的卤虫卵壳，在25°C、超声频率100Hz、超声功率50W的条件下超声分散4h，在室温下磁力搅拌16h，使卤虫卵壳全部沉到烧杯底部，溶液在40°C的水浴锅中蒸干，加入到400mL质量分数为2%的NaOH溶液中，磁力搅拌。过滤，用去离子水清洗至中性，烘干，得到载镁生物复合材料。
[0030]将50