[發(fā)明專利]一種氮磷同步吸附劑的制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310174614.7
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103223327A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹洪斌;孔明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水污染治理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氮或磷污染物吸附劑的制備方法及其應(yīng)用，具體地說，涉及一種可以同步去除和吸附水體及底泥中的氮和磷的吸附劑的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，我國湖泊富營養(yǎng)化問題已經(jīng)成為主要的水環(huán)境問題。一些大型的湖泊如太湖、巢湖以及滇池均處于嚴(yán)重的富營養(yǎng)化狀態(tài)，還有一些小型的湖泊、水庫等封閉性的水體也處于嚴(yán)重的富營養(yǎng)化問題。富營養(yǎng)化問題引起的藍(lán)藻水華嚴(yán)重威脅人類的飲水安全，給人們的生活帶來極大的困擾。

一直以來，磷被認(rèn)為是水體富營養(yǎng)化的主要限制性因子。因此，傳統(tǒng)的控制湖泊富營養(yǎng)的觀點認(rèn)為只要控制水體中磷的濃度，即可有效治理水體富營養(yǎng)化的問題。然而，近年來隨著人們研究的深入，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在某些時期如春季，氮卻成為了水體富營養(yǎng)化的限制因子，氮與磷可以在不同時期交替成為水體富營養(yǎng)化的限制因子。因此，控制水體中氮的濃度與控制水體中磷的濃度同樣重要。

水體中氮的控制方法與磷的控制方法類似，包括化學(xué)法、生物法以及吸附法等方法，而吸附法由于其具備簡單、高效等優(yōu)點而被認(rèn)為是非常有效的一種方法。現(xiàn)存的吸附劑大多是針對水體中磷或氮去除的專屬吸附劑，而缺少氮與磷同步去除的吸附劑。實事上，不管是何種類型的污水，氮與磷的污染通常是并時并存的，而且氮的濃度往往也要高于磷的濃度。

粘土礦物因其具有儲量豐富、比表面積大等特點已廣泛應(yīng)用于制備適合于各種類型的污染水體的吸附劑。而含鈣的粘土礦物，如白云石或凹凸棒已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)對磷具有一定的吸附效果，且高溫?zé)崽幚砟軌蝻@著提升其對磷的吸附效力。另有研究發(fā)現(xiàn)，粘土礦物如凹凸棒經(jīng)過適當(dāng)濃度的酸或鹽類物質(zhì)，如NaCl或MgCl₂改性處理后，可提高其對于磷和COD等污染物的去除效率。然而，粘土礦物改性后對磷雖然可具備一定的吸附能力，但對氮的吸附效果卻較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前現(xiàn)存的氮或磷吸附劑只是針對單一污染物種，而無法同時對氮磷污染物質(zhì)進(jìn)行同步去除的問題，提出一種制備氮磷同步吸附劑的方法，該方法利用白云石凹凸棒粘土為原料，對原礦進(jìn)行綜合改性，所制備的吸附劑能夠?qū)ξ廴舅w或底泥中的氮磷物質(zhì)實現(xiàn)同步去除，且制備方法簡單，成本低廉，可應(yīng)用于控制生活或工業(yè)污水、富營養(yǎng)化水體以及污染底泥中氮磷的釋放，有效控制和緩解水體富營養(yǎng)化程度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種氮磷同步吸附劑的制備方法，其特征在于，將白云石凹凸棒粘土機(jī)械粉碎、過篩至粉末顆粒，置于鈉鹽與鎂鹽的混合水溶液中進(jìn)行離子交換處理，再將所得產(chǎn)物加熱改性，制得所述的氮磷同步吸附劑。

本發(fā)明采用白云石凹凸棒粘土為原料，首先通過離子交換得方法使原狀白云石凹凸棒具有較大的陽離子交換量，再通過高溫加熱的方法使白云石凹凸棒中的鈣得到活化，可顯著增強(qiáng)其對氮的吸附能力，又使其具備對磷的較高的吸附能力，從而所制備的吸附劑同時對氮和磷具有較高的固定容量和吸附效率。

本發(fā)明中所采用的粘土礦物為白云石凹凸棒，其中凹凸棒質(zhì)量含量為30～50％，白云石質(zhì)量含量為10～30％。

本發(fā)明方法中，所述的白云石凹凸棒優(yōu)選地粉碎至小于100目的粉末。

本發(fā)明方法中，所述的白云石凹凸棒粉末優(yōu)選在105℃下恒溫干燥至恒重。

本發(fā)明方法中，所述的鈉鹽與鎂鹽的混合水溶液優(yōu)選NaCl和MgCl₂的混合水溶液，其中NaCl與MgCl₂的摩爾比為2：1。

白云石凹凸棒采用上述混合溶液進(jìn)行離子交換處理時，處理時間至少為4小時。離子交換處理過程中可采用機(jī)械的方法，將混合溶液充分振蕩。

本發(fā)明所述的方法中，經(jīng)離子交換處理的產(chǎn)物加熱改性，可于600～1000℃加熱0.5～2小時，加熱改性的最佳溫度為800℃，時間為1-2小時。

本發(fā)明將白云石凹凸棒先后經(jīng)無機(jī)鹽與加熱改性，制備成對氮和磷均有高效去除效率的吸附劑，并將其用于生活污水、工業(yè)廢水以及富營養(yǎng)化水體中氮和磷的去除，還可用于控制湖泊、濕地等污染沉積物中氮與磷的釋放。

本發(fā)明還涉及所述方法制得的氮磷同步吸附劑作為吸附劑同步去除氮和磷污染物的應(yīng)用。

本發(fā)明所述的氮磷同步吸附劑，可應(yīng)用于同步吸附去除污染水體中的氮和磷。

所述的氮磷同步吸附劑用于去除污染水體中的氮和磷，對于含有1～100mg/L氮以及含有0.1～100mg/L磷的混合污水，對于氮的去除率在60.4％～92.5％之間，對于磷的去除率90.3％～99.7％之間。