一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂及其制备方法和应用转让专利
申请号 : CN202010908447.4
文献号 : CN111889064B
文献日 : 2021-10-08
发明人 : 漆新华 , 刘小宁
申请人 : 南开大学
摘要 :
本发明提供了一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂及其制备方法和应用，属于吸附剂技术领域。本发明提供的制备方法包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴混合，将得到的混合液进行溶剂热反应，分离后得到固体产物；将所述固体产物进行煅烧，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂；所述煅烧的温度为600～900℃。采用本发明方法制备的吸附剂具有多孔、片层花状结构，比表面积高达209m2/g，有效吸附位点均匀分布在花状片层中，由于具有片层花状结构，有效吸附位点更加丰富，因此，在众多阴离子干扰下其具有较高的吸附选择性，pH适应范围更广，磷吸附速率更快，正磷酸盐吸附量高达230.5mg/g。
权利要求 :
1.一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴混合，将得到的混合液进行溶剂热反应，分离后得到固体产物；
将所述固体产物进行煅烧，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂；
所述煅烧的温度为600～900℃；所述聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴的用量比为0.8g：80mL：400μL：(1.5～3)mmol：(1～2)mmol；所述氨水的质量分数为25％；
所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为12～36h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧在氮气保护下进行。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的时间为2h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴混合的过程包括：将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中，然后滴加氨水，再加入醋酸镁和醋酸钴进行溶解，完全溶解后搅拌，得到混合液。
5.权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到的磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂，具有多孔、片层花状结构且具有磁性；所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂包括MgO和单质钴。
6.根据权利要求5所述的磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂，其特征在于，所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的孔径为2～4nm。
7.权利要求5或6所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂在吸附水体中含磷物质中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述水体的pH值为1～13。
说明书 :
一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及吸附剂技术领域，尤其涉及一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 磷(P)作为生物生长和繁殖的基本要素之一，向水生生态系统的过度释放会促进有害藻华的爆炸性增长，从而使水质恶化，导致大量水生生物死亡，并最终破坏生态系统平
衡(即富营养化)。因此，如何科学高效的去除并控制水中的磷元素含量，是治理水体富营养
化污染的重要手段。
衡(即富营养化)。因此，如何科学高效的去除并控制水中的磷元素含量，是治理水体富营养
化污染的重要手段。
[0003] 目前在诸多水体除磷方法中，吸附法因其成本低、易操作、选择性高、循环性好而被广泛关注。但目前的吸附剂仍存在吸附量小、pH适应范围窄、选择性差、吸附速率慢等问
题。
题。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂及其制备方法和应用，本发明的吸附剂具有较高的吸附量、吸附速率、选择性和循环利用性，pH适用范围广，适合
产业化应用。
产业化应用。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
[0006] 本发明提供了一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007] 将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴混合，将得到的混合液进行溶剂热反应，分离后得到固体产物；
[0008] 将所述固体产物进行煅烧，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂；
[0009] 所述煅烧的温度为600～900℃。
[0010] 优选的，所述溶剂热反应的温度为200℃，时间为12～36h。
[0011] 优选的，所述煅烧在氮气保护下进行。
[0012] 优选的，所述煅烧的时间为2h。
[0013] 优选的，所述将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴混合的过程包括：将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中，然后滴加氨水，再加入醋酸镁和醋酸钴进行溶解，完全溶
解后搅拌，得到混合液。
解后搅拌，得到混合液。
[0014] 优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴的用量比为0.8g：80mL：400μL：(1.5～3)mmol：(1～2)mmol；所述氨水的质量分数为25％。
[0015] 本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂，具有多孔、片层花状结构且具有磁性；所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂包括MgO和单质钴。
[0016] 优选的，所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的孔径为2～4nm。
[0017] 本发明提供了上述方案所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂在吸附水体中含磷物质中的应用。
[0018] 优选的，所述水体的pH值为1～13。
[0019] 本发明提供了一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴混合，将得到的混合液进行溶剂热反应，分离
后得到固体产物；将所述固体产物进行煅烧，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂；所述煅烧
的温度为600～900℃。
后得到固体产物；将所述固体产物进行煅烧，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂；所述煅烧
的温度为600～900℃。
[0020] 本发明以聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇为溶剂，以氨水为pH调节剂，醋酸镁和醋酸钴分别为镁前驱体和钴前驱体，在溶剂热反应过程中，乙二醇与醋酸镁和醋酸钴发生反应，生
成乙醇酸镁和乙醇酸钴，同时发生奥斯特瓦尔德熟化，使金属前驱体成球，之后进行煅烧，
形成片层花状结构，煅烧过程中乙醇酸镁和乙醇酸钴发生热解，生成MgO和氧化钴；与此同
时，煅烧过程中醋酸根分解炭化，起到造孔作用并生成单质C，单质C将氧化钴还原为单质
钴，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂。
成乙醇酸镁和乙醇酸钴，同时发生奥斯特瓦尔德熟化，使金属前驱体成球，之后进行煅烧，
形成片层花状结构，煅烧过程中乙醇酸镁和乙醇酸钴发生热解，生成MgO和氧化钴；与此同
时，煅烧过程中醋酸根分解炭化，起到造孔作用并生成单质C，单质C将氧化钴还原为单质
钴，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂。
[0021] 采用本发明方法制备的吸附剂具有多孔、片层花状结构，比表面积高达209m2/g，有效吸附位点(MgO)均匀分布在花状片层中，由于具有片层花状结构，有效吸附位点更加丰
富。因此，在众多阴离子干扰下其具有较高的吸附选择性，pH适应范围更广，磷吸附速率更
快，正磷酸盐吸附量高达230.5mg/g。
富。因此，在众多阴离子干扰下其具有较高的吸附选择性，pH适应范围更广，磷吸附速率更
快，正磷酸盐吸附量高达230.5mg/g。
[0022] 此外，本发明制备的吸附剂含有单质钴，因此具有磁性，可实现吸附剂的回收再利用。
附图说明
[0023] 图1为NFMgCo‑600样品的SEM和TEM图像；
[0024] 图2为NFMgCo‑400、NFMgCo‑600和NFMgCo‑800样品的N2吸附‑脱附等温线及孔径分布图；
[0025] 图3为NFMgCo‑400、NFMgCo‑600和NFMgCo‑800样品的XRD图；
[0026] 图4为NFMgCo‑800样品的磁回收性能照片；
[0027] 图5为NFMgCo‑400、NFMgCo‑600和NFMgCo‑800在不同正磷酸盐浓度下的吸附性能图；
[0028] 图6为NFMgCo‑400、NFMgCo‑600和NFMgCo‑800在不同反应时间下的吸附性能图；
[0029] 图7为NFMgCo‑600在不同pH下的正磷酸盐吸附量结果图；
[0030] 图8为NFMgCo‑600在不同共存离子下的正磷酸盐吸附性能图；
[0031] 图9为NFMgCo‑600的循环利用性结果图。
具体实施方式
[0032] 本发明提供了一种磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0033] 将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴混合，将得到的混合液进行溶剂热反应，分离后得到固体产物；
[0034] 将所述固体产物进行煅烧，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂；
[0035] 所述煅烧的温度为600～900℃。
[0036] 在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
[0037] 本发明将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴混合，得到混合液。
[0038] 在本发明中，所述混合的过程优选包括：将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中，然后滴加氨水，再加入醋酸镁和醋酸钴进行溶解，完全溶解后搅拌，得到混合液。在本发明中，所述
搅拌的时间优选为30min，所述搅拌的速率优选为50～200rpm，更优选为100～150rpm。
搅拌的时间优选为30min，所述搅拌的速率优选为50～200rpm，更优选为100～150rpm。
[0039] 在本发明中，所述聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、氨水、醋酸镁和醋酸钴的用量比优选为0.8g：80mL：400μL：(1.5～3)mmol：(1～2)mmol，更优选为0.8g：80mL：400μL：2.68mmol：
1.68mmol；所述氨水的质量分数优选为25％。
1.68mmol；所述氨水的质量分数优选为25％。
[0040] 得到混合液后，本发明将所述混合液进行溶剂热反应，分离后得到固体产物。在本发明中，所述溶剂热反应的温度优选为200℃，所述溶剂热反应的时间优选为12～36h，更优
选为24h。本发明在所述溶剂热反应过程中，乙二醇分别与醋酸镁和醋酸钴反应生成乙醇酸
镁和乙醇酸钴，并发生奥斯特瓦尔德熟化，使醋酸镁和醋酸钴向结合能更小的方向结合成
球。本发明通过控制溶剂热反应的条件，有利于提高成球率。
选为24h。本发明在所述溶剂热反应过程中，乙二醇分别与醋酸镁和醋酸钴反应生成乙醇酸
镁和乙醇酸钴，并发生奥斯特瓦尔德熟化，使醋酸镁和醋酸钴向结合能更小的方向结合成
球。本发明通过控制溶剂热反应的条件，有利于提高成球率。
[0041] 完成所述溶剂热反应后，本发明将溶剂热反应的产物进行分离，得到固体产物。本发明对所述分离的方式没有特殊要求，本领域熟知的可以实现固液分离的方式均可，具体
的如离心、过滤。完成所述分离后，本发明优选还包括对分离得到的固体采用乙醇清洗3次，
而后放入真空干燥箱烘干12h。
的如离心、过滤。完成所述分离后，本发明优选还包括对分离得到的固体采用乙醇清洗3次，
而后放入真空干燥箱烘干12h。
[0042] 得到固体产物后，本发明将所述固体产物进行煅烧，得到磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂。
[0043] 在本发明中，所述煅烧的温度为600～900℃，优选为600～800℃，更优选为600℃。在本发明中，所述煅烧的时间优选为2h；所述煅烧优选在氮气保护下进行。本发明在所述煅
烧过程中，乙醇酸镁和乙醇酸钴热分解成氧化镁和氧化钴；同时，煅烧过程中醋酸根在高温
下分解为C起到造孔的作用，C将氧化钴还原为钴单质，因此显示出较强的磁性。
烧过程中，乙醇酸镁和乙醇酸钴热分解成氧化镁和氧化钴；同时，煅烧过程中醋酸根在高温
下分解为C起到造孔的作用，C将氧化钴还原为钴单质，因此显示出较强的磁性。
[0044] 本发明通过控制煅烧的温度在上述范围，可以确保合成前体分解完全，生成MgO，分解过程中残余的C将氧化钴还原成了Co单质。
[0045] 本发明优选自室温升至煅烧的温度，升温速率优选为1℃/min，本发明采用稳定且缓慢的升温速率有利于提高热分解的程度及还原程度。
[0046] 本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂，具有多孔、片层花状结构且具有磁性；所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂包括MgO和单质钴。
[0047] 以原子个数百分比计，所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂包括Mg 20～30％、Co 25～30％、O 15～25％、C 1～10％和其他元素。在本发明中，所述C以C单质的形式存在。
[0048] 在本发明中，所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂具有多孔结构，孔径优选为2～3
4nm，孔容优选为0.2～0.6cm/g。在本发明中，所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的比表面
2
积优选为95～230m/g。
4nm，孔容优选为0.2～0.6cm/g。在本发明中，所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的比表面
2
积优选为95～230m/g。
[0049] 本发明的吸附剂具有片层花状结构，有效吸附位点更加丰富。因此，在众多阴离子干扰下其具有较高的吸附选择性，pH适应范围更广，磷吸附速率更快，正磷酸盐吸附量高达
230.5mg/g。
230.5mg/g。
[0050] 本发明提供了上述方案所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂在吸附水体中含磷物质中的应用。本发明对所述水体的来源没有特殊要求，本领域熟知来源的水体均可。在本发明
中，所述含磷物质优选为磷酸盐。在本发明的实施例中，所述含磷物质为磷酸二氢钾。本发
明对所述含磷物质在水体中的浓度没有特殊要求，任意浓度均可。在本发明中，所述水体的
pH值优选为1～13，更优选为3～5。本发明对所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的用量没有
特殊要求，可根据吸附效果进行调整。
中，所述含磷物质优选为磷酸盐。在本发明的实施例中，所述含磷物质为磷酸二氢钾。本发
明对所述含磷物质在水体中的浓度没有特殊要求，任意浓度均可。在本发明中，所述水体的
pH值优选为1～13，更优选为3～5。本发明对所述磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂的用量没有
特殊要求，可根据吸附效果进行调整。
[0051] 下面结合实施例对本发明提供的磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0052] 实施例1
[0053] 将0.8g PVP(聚乙烯吡咯烷酮)溶于80mL EG(乙二醇)中，并滴入400μL氨水；再将2.68mmol醋酸镁和1.68mmol醋酸钴溶于上述混合溶液中，完全溶解后温和搅拌30min，搅拌
完成后将混合液放入聚四氟乙烯内衬中，200℃反应釜中加热24h进行溶剂热反应；溶剂热
反应完成后，对上述溶液进行离心，并将得到的沉淀用乙醇清洗3次，后放入真空干燥箱烘
12h；烘干后将样品放入马弗炉，氮气保护下600℃(升温程序1℃/min)煅烧2h后得到磁性
MgO纳米花磷酸盐吸附剂，记为NFMgCo‑600。
完成后将混合液放入聚四氟乙烯内衬中，200℃反应釜中加热24h进行溶剂热反应；溶剂热
反应完成后，对上述溶液进行离心，并将得到的沉淀用乙醇清洗3次，后放入真空干燥箱烘
12h；烘干后将样品放入马弗炉，氮气保护下600℃(升温程序1℃/min)煅烧2h后得到磁性
MgO纳米花磷酸盐吸附剂，记为NFMgCo‑600。
[0054] 实施例2
[0055] 与实施例1的不同之处在于煅烧的温度为800℃，记为NFMgCo‑800。
[0056] 对比例1
[0057] 与实施例1的不同之处在于煅烧的温度为400℃，记为NFMgCo‑400。
[0058] 性能和结构表征
[0059] 对实施例1～2和对比例1制备的吸附剂进行物理性质和化学组成表征，结果见表1。
[0060] 表1 NFMgCo样品的物理性质和化学组成
[0061]
[0062] 由表1可知，化学组成方面，随着煅烧温度的增加，Mg、Co和O元素所占比例也随之增加，C元素的比例则逐渐减小。物理性质方面，NFMgCo样品均有较佳的比表面积。其中当煅
2
烧温度为600℃时，该材料的比表面积最大，为209m/g。
2
烧温度为600℃时，该材料的比表面积最大，为209m/g。
[0063] 对实施例1制备的NFMgCo‑600进行SEM和TEM表征，结果如图1所示，其中，图1中的a为NFMgCo样品的SEM图像，图1中的d为NFMgCo的TEM图像，图1中的b为Co元素的分布图，图1
中的c为Mg元素的分布图，图1中的e为C元素的分布图，图1中的f为O元素的分布图。图1显示
各元素均匀分布在材料中，未发现团聚现象。
中的c为Mg元素的分布图，图1中的e为C元素的分布图，图1中的f为O元素的分布图。图1显示
各元素均匀分布在材料中，未发现团聚现象。
[0064] 对实施例1～2及对比例1制备的NFMgCo吸附剂进行等温曲线的测试，结果如图2所示，图2显示，NFMgCo材料显示典型的IV型等温线，并具有清晰的毛细管冷凝步骤和H3滞后
回线，表明了该材料具有裂隙状的介孔结构的特征。通过BJH模型计算孔径分布发现，该材
料的孔径主要分布于2～4nm。
回线，表明了该材料具有裂隙状的介孔结构的特征。通过BJH模型计算孔径分布发现，该材
料的孔径主要分布于2～4nm。
[0065] 对实施例1～2及对比例1制备的NFMgCo吸附剂进行XRD测试，结果如图3所示。由图3可知，当煅烧温度为400℃时，样品没有显示出明显的特征峰，说明该煅烧温度下，材料中
的金属以无定型的形式存在。这是因为煅烧温度较低，合成前体分解不完全导致的。随着煅
烧温度的增高，在600和800℃时，材料均具有MgO和Co单质特征峰。NFMgCo‑800中MgO的特征
峰更加尖锐且显示出明显的Co单质峰，说明该煅烧温度下，合成前体分解完全，分过程中残
余的C将Co的氧化物还原成了Co单质，因此显示出较强的磁性。如图4所示，NFMgCo‑800表现
出较佳的磁回收性。
的金属以无定型的形式存在。这是因为煅烧温度较低，合成前体分解不完全导致的。随着煅
烧温度的增高，在600和800℃时，材料均具有MgO和Co单质特征峰。NFMgCo‑800中MgO的特征
峰更加尖锐且显示出明显的Co单质峰，说明该煅烧温度下，合成前体分解完全，分过程中残
余的C将Co的氧化物还原成了Co单质，因此显示出较强的磁性。如图4所示，NFMgCo‑800表现
出较佳的磁回收性。
[0066] 应用例1
[0067] 将20mg吸附剂(NFMgCo‑400、NFMgCo‑600、NFMgCo‑800)放入一系列装有20mL(0、5、10、25、50、100、150、200、300、400)mg/L磷溶液(磷酸二氢钾)(pH＝5)的聚乙烯管中。然后将
试管在25℃下的恒温振荡器中摇动24小时(250rpm)。震荡时间结束后，用0.45μmPES过滤器
过滤聚乙烯管中的混合物，并分析滤液中的磷浓度。磷酸盐浓度的测定采用比色法，实验数
据均用Langmuir和Freundlich方程拟合作图，所有实验均重复3次。实验结果如图5所示。
试管在25℃下的恒温振荡器中摇动24小时(250rpm)。震荡时间结束后，用0.45μmPES过滤器
过滤聚乙烯管中的混合物，并分析滤液中的磷浓度。磷酸盐浓度的测定采用比色法，实验数
据均用Langmuir和Freundlich方程拟合作图，所有实验均重复3次。实验结果如图5所示。
[0068] 从图5可以发现，NFMgCo‑600和NFMgCo‑800相对于NFMgCo‑400对正磷酸盐吸附性较高，通过Langmuir方程计算各材料的最大正磷酸盐吸附量分别为148mg/g(NFMgCo‑400)、
242mg/g(NFMgCo‑600)、179mg/g(NFMgCo‑800)。这高于大多数Mg基磷酸盐吸附剂。
242mg/g(NFMgCo‑600)、179mg/g(NFMgCo‑800)。这高于大多数Mg基磷酸盐吸附剂。
[0069] 应用例2
[0070] 将20mg吸附剂(NFMgCo‑400、NFMgCo‑600、NFMgCo‑800)，倒入20mL的正磷酸盐(KH2PO4)溶液，初始浓度为200mg/L。并将聚乙烯管放入恒温摇床中震荡，温度为25℃，转速
为200rpm。并在确定的时间点上(5min、15min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、12h、18h、24h、36h、
48h)取出相应的聚乙烯管。震荡后立即将聚乙烯管中液体过0.45μm水系滤膜，测定正磷酸
盐的剩余浓度。正磷酸盐浓度的测定采用比色法，实验数据均用Pseudo‑first‑ordermodel
和Pseudo‑second‑ordermodel方程拟合作图，所有实验均重复3次。实验结果如图6所示。
为200rpm。并在确定的时间点上(5min、15min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、12h、18h、24h、36h、
48h)取出相应的聚乙烯管。震荡后立即将聚乙烯管中液体过0.45μm水系滤膜，测定正磷酸
盐的剩余浓度。正磷酸盐浓度的测定采用比色法，实验数据均用Pseudo‑first‑ordermodel
和Pseudo‑second‑ordermodel方程拟合作图，所有实验均重复3次。实验结果如图6所示。
[0071] 从图6可以发现，各煅烧温度下NFMgCo‑x材料，在0‑48h的反应时间内正磷酸盐吸附速率均较快，其中NFMgCo‑600的正磷酸盐吸附能力最佳。NFMgCo‑600正磷酸盐吸附过程
分为三个阶段：1.快速吸附阶段(0～2h)；2.缓慢吸附阶段(2～6h)；3.吸附基本达到平衡
(6h以后)。
分为三个阶段：1.快速吸附阶段(0～2h)；2.缓慢吸附阶段(2～6h)；3.吸附基本达到平衡
(6h以后)。
[0072] 应用例3
[0073] 将0.01g NFMgCo‑600放入50mL聚乙烯管中，倒入20mL 200mg/L正磷酸盐(KH2PO4)溶液。利用0.01mol HCl和NaOH调节溶液中的pH，溶液中的pH分别控制为1、3、5、7、9和11。并
将聚乙烯管放入恒温摇床中震荡24h，温度为25℃，转速为200rpm。震荡后立即将聚乙烯管
中液体过0.45μm水系滤膜，并测定正磷酸盐的剩余浓度。正磷酸盐浓度的测定采用比色法，
所有实验均重复3次。实验结果如图7所示。
将聚乙烯管放入恒温摇床中震荡24h，温度为25℃，转速为200rpm。震荡后立即将聚乙烯管
中液体过0.45μm水系滤膜，并测定正磷酸盐的剩余浓度。正磷酸盐浓度的测定采用比色法，
所有实验均重复3次。实验结果如图7所示。
[0074] 环境中的pH在正磷酸盐吸附过程中是重要的影响因素，它不仅影响溶液中磷的形态，并对吸附剂表面的活性组分产生影响。如图7为不同初始pH下NFMgCo‑600的正磷酸盐吸
附性能，当pH范围在1～13时，NFMgCo‑600的正磷酸盐吸附量均大于50mg/g，说明NFMgCo‑
600在广泛的pH范围内均有高效的正磷酸盐吸附性能。在弱酸(pH＝3～5)条件下NFMgCo‑
600的正磷酸盐吸附效果更佳，当pH＝5时NFMgCo‑600的正磷酸盐吸附量高达225mg/g。
附性能，当pH范围在1～13时，NFMgCo‑600的正磷酸盐吸附量均大于50mg/g，说明NFMgCo‑
600在广泛的pH范围内均有高效的正磷酸盐吸附性能。在弱酸(pH＝3～5)条件下NFMgCo‑
600的正磷酸盐吸附效果更佳，当pH＝5时NFMgCo‑600的正磷酸盐吸附量高达225mg/g。
[0075] 应用例4
[0076] 首先分别将0.01g NFMgCo‑600放入50mL聚乙烯管中，倒入40mL初始浓度为200mg/‑
L的KH2PO4溶液。并在管中分别加入一定量的KNO3、K2SO4、KHCO3、KCl试剂，使聚乙烯管中NO3、
2‑ ‑ ‑
SO4 、HCO3 、Cl的离子浓度分别达到0.01和0.1mol/L。并将聚乙烯管放入恒温摇床中震荡
24h，温度为25℃，转速为200rpm。震荡后立即将聚乙烯管中液体过0.45μm水系滤膜，并测定
磷酸盐的剩余浓度。磷酸盐浓度的测定采用比色法，所有实验均重复3次。实验结果如图8所
示。
L的KH2PO4溶液。并在管中分别加入一定量的KNO3、K2SO4、KHCO3、KCl试剂，使聚乙烯管中NO3、
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SO4 、HCO3 、Cl的离子浓度分别达到0.01和0.1mol/L。并将聚乙烯管放入恒温摇床中震荡
24h，温度为25℃，转速为200rpm。震荡后立即将聚乙烯管中液体过0.45μm水系滤膜，并测定
磷酸盐的剩余浓度。磷酸盐浓度的测定采用比色法，所有实验均重复3次。实验结果如图8所
示。
[0077] NO3‑、SO42‑、HCO3‑、Cl‑是水环境中常见的阴离子，它们的存在能够增加库仑力或与正磷酸根竞争吸附剂表面的有效的活性点位，从而一定程度上降低吸附剂的吸附性能。如
‑ 2‑ ‑ ‑
图8所示：NO3 、SO4 、HCO3 、Cl 均能够对NFMgCo‑600的磷酸盐吸附能力产生影响。其中，
‑ 2‑ ‑
NO3 、SO4 、Cl影响较小，即使在离子浓度较高的情况下，NFMgCo‑600对正磷酸盐的吸附量
‑ ‑
仍保持在较高的水平。HCO3则能够对NFMgCo‑600的吸附能力产生一定影响，因为HCO3 在水
2‑
溶液中电离产生的CO3 能够与Mg离子结合形成不溶或难溶性物质，降低NFMgCo‑600表面的
‑
活性点位。但HCO3 离子浓度高达0.1mol/L时，NFMgCo‑600对正磷酸盐的吸附量仍高于
170mg/g，证明NFMgCo‑600表面具有足够多的有效吸附位点，使NFMgCo‑600始终保持高效的
正磷酸盐吸附性能。
‑ 2‑ ‑ ‑
图8所示：NO3 、SO4 、HCO3 、Cl 均能够对NFMgCo‑600的磷酸盐吸附能力产生影响。其中，
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NO3 、SO4 、Cl影响较小，即使在离子浓度较高的情况下，NFMgCo‑600对正磷酸盐的吸附量
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仍保持在较高的水平。HCO3则能够对NFMgCo‑600的吸附能力产生一定影响，因为HCO3 在水
2‑
溶液中电离产生的CO3 能够与Mg离子结合形成不溶或难溶性物质，降低NFMgCo‑600表面的
‑
活性点位。但HCO3 离子浓度高达0.1mol/L时，NFMgCo‑600对正磷酸盐的吸附量仍高于
170mg/g，证明NFMgCo‑600表面具有足够多的有效吸附位点，使NFMgCo‑600始终保持高效的
正磷酸盐吸附性能。
[0078] 应用例5
[0079] 通过进行连续的吸附‑解吸试验，研究了NFMgCo‑600样品的可重复使用性和稳定性。其中将0.2g吸附剂添加到40mL正磷酸盐溶液(磷酸二氢钾)(5mg/L)中，并在25℃震荡
12h。通过过滤从混合物中分离出磷吸附后的NFMgCo‑600样品，并将其放入1mol/L的NaOH水
溶液中，在25℃下进行解吸，时长为8h。然后，将解吸后的吸附剂与解吸液分离。并测定解吸
液中的磷浓度，以计算磷的脱附效率。过滤分离出的固体吸附剂在80℃下干燥8h，干燥处理
后用于下一次的吸附‑脱附循环测试。
12h。通过过滤从混合物中分离出磷吸附后的NFMgCo‑600样品，并将其放入1mol/L的NaOH水
溶液中，在25℃下进行解吸，时长为8h。然后，将解吸后的吸附剂与解吸液分离。并测定解吸
液中的磷浓度，以计算磷的脱附效率。过滤分离出的固体吸附剂在80℃下干燥8h，干燥处理
后用于下一次的吸附‑脱附循环测试。
[0080] 在该项研究中，吸附后使用1M NaOH溶液从NFMgCo‑600中解吸正磷酸盐，解吸和吸附剂循环使用效果如图9所示。结果表明NFMgCo‑600在多次再生循环后仍保持其较佳的吸
附性能。在六次再生循环之后，吸附剂对磷的去除率接近100％。此外，NFMgCo‑600吸附剂的
磷解吸率在每次解吸试验中均高于90％，这表明NFMgCo样品的可回收性和稳定性高，具有
较广的实际应用前景。
附性能。在六次再生循环之后，吸附剂对磷的去除率接近100％。此外，NFMgCo‑600吸附剂的
磷解吸率在每次解吸试验中均高于90％，这表明NFMgCo样品的可回收性和稳定性高，具有
较广的实际应用前景。
[0081] 由以上实施例可知，本发明提供的磁性MgO纳米花磷酸盐吸附剂具有较高的吸附量、吸附速率、选择性和循环利用性，pH适用范围广，适合产业化应用。
[0082] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。
视为本发明的保护范围。