[發明專利]一種除磷填料X-Phos基質及其制備方法

有效

• 申請號: 201610269334.8
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105858787B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 柯凡;李文朝;周峰;潘繼征;何延召;范帆
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/52
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓

本發明涉及一種除磷填料X?Phos基質及其制備方法，可應用于水處理材料制備領域。該填料的主要制備原料為：CaO₂、凹凸棒粘土、膠黏劑和水余量。制備方法為：將上述各種原材料分別進行特定步驟的預處理，然后按照特定比例均勻混合，并加水攪拌；將攪拌好的漿料制成直徑、高度一定的圓柱體顆粒；成型后于一定溫度下風干。本發明原材料易獲得，成品除磷效果高效穩定，可用于人工濕地、生物濾池、尾水凈化等系統的深度除磷。

技術領域

本發明涉及水污染控制工程領域，具體地，涉及一種用于水體除磷填料X-Phos基質及其制備方法。

背景技術

由水體富營養化而引起的水華或赤潮會導致水質下降，水生生態系統受到嚴重破壞，進而會威脅經濟發展、社會穩定和人類健康。水體富營養化主要是因為水體中氮、磷等營養物質較多造成的，而其中磷被認為是控制富營養化的關鍵，因此研究除磷填料的應用對水體富營養化的控制具有重大意義。目前對非工業廢水即污染程度相對較低的污水，生物濾池、人工濕地等技術較為常用，在此類技術中，填料的選擇是核心問題之一，直接影響氮磷的去除效果。目前在已應用于污水處理的填料中，多數存在除磷機理單一，效率低等問題，對深度除磷、見效快的基質報道較少。

王長波等人用Fe、活性炭和一些催化元素為原料發明一種既能降低水體中磷含量又能同步去除水體中色度的填料（申請號201310315294.2），達到了同步脫色除磷的目的，但制作過程較為復雜，對溫度要求較高，催化元素中含有多種金屬元素，易引起二次污染。劉超翔等將建筑廢棄水泥磚破碎，制成小顆粒作為除磷吸附劑（申請號201310420535.X），使建筑廢料資源化利用，但其除磷原理主要為物理吸附，吸附飽和后在一定條件下可能會向水體中釋放磷。劉志軍等發明了一種可再生改性頁巖陶粒除磷填料（申請號201510190580.X），具備重復使用能力，但制備過程中對pH要求較高，且填料飽和吸附量相對較低，為20~25mg/g。李旭東等以粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、鋁粉和水為原料按一定配比制備出一種污水強化除磷填料（申請號201410005588.X），但除磷機理同樣以物理吸附為主，待吸附飽和后便失去除磷功能，為了解決此問題，李旭東等對填料進行了改進，發明出一種新型聚合氯化鋁除磷填料（申請號201410784847.3），使磷吸附功能高效穩定，但原料中聚氯化鋁的重量比重過多，達60%~90%，易造成水體中Al含量過多。

申請人前期研究表明天然凹凸棒粘土內部多孔道，比表面積大，具有良好的吸附性能，將其在700℃以上熱處理后會表現出高效的磷吸附功能。Ca²⁺會與水體中的磷反應生成沉淀，其中羥基磷酸鈣最為穩定，所以當水體中含有Ca和P成分時，最終多會以羥基磷酸鈣形態存在。羥基磷酸鈣是一種新型無機高分子材料，人體中鈣元素主要以羥基磷酸鈣晶體的形式存在，當其在水體中存在時不會對環境對人類健康造成危害影響，可視為一種生態友好型物質。所以當某種填料中含有凹凸棒粘土和Ca時，既可以保證除磷的高效率又不會對生態環境造成任何不利影響。

發明內容

為達到深度除磷的效果，本發明的目的是提供一種除磷填料X-Phos基質及其制備方法，X定義為“去除”，Phos代表磷酸鹽，利用CaO₂、凹凸棒粘土、膠黏劑和水余量按一定比例進行混合攪拌壓制成圓柱狀顆粒，可作為除磷填料。主要原料：CaO₂粉末（CaO₂含量50%~60%）、凹凸棒粘土、膠黏劑、水。填料重量組成成分為：CaO₂粉末50%~55%，天然凹凸棒粘土5%~10%，改性凹凸棒粘土30%~35%，膠黏劑3%~6%，水3%~6%。填料最后成型時為圓柱體，底面直徑為5~50mm，高度為5~50mm。最大磷吸附容量為200mg/g。

所述膠黏劑為硅酸鈉、聚乙烯醇膠黏劑中的一種或兩種。

除了上述主要原料，在填料制作過程中還可以加入少量MgO₂、活性炭、粉煤灰等物質。MgO₂、活性炭或者粉煤灰的含量均為1%。