[發明專利]改性沸石微球吸附材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810534574.5
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108745322A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 柴曉利;周焜;李建國;周萌;李旻昊;何云鵬
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/16;C02F101/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

本發明提供了一種改性沸石微球吸附材料及其制備方法和應用，該制備方法包括：向硫酸鐵和硫酸鋁的混合體系內加入堿液得到羥基鐵‐鋁混合物；向熱水內依次加入聚乙烯醇和海藻酸鈉至徹底溶解得到第一混合液；向第一混合液內加入斜發沸石粉和羥基鐵‐鋁混合物并攪拌得到第二混合液；將第二混合液滴入飽和硼酸與氯化鈣的混合體系內，洗滌并干燥，得到改性沸石微球吸附材料；該吸附材料可以作為脫氮除磷吸附劑應用；本發明的吸附材料既保留了沸石對氨氮的吸附性能，還引入羥基金屬氧化物對吸附材料表面進行羥基化，而這些表面羥基活性位點能與磷發生表面絡合作用形成配位絡合物，從而有效除磷，因此，其可應用于黑臭水體和富營養化水體的同步脫氮除磷。

技術領域

本發明屬于水污染治理技術領域，具體涉及一種改性沸石微球吸附材料及其制備方法和應用。

背景技術

當前，隨著我國經濟的發展，高污染產業依舊不斷增長，水污染問題非常嚴峻。控制水體富營養化仍然是當前國內水環境治理領域的重要問題，而治理水體富營養化的關鍵在于控制水中的氮磷污染物。

水體中含氮物質有多種形態，包括無機氮和有機氮，通常采用物理化學法和生物法來去除水體中的氮。然而，物理化學法存在添加藥劑導致運行成本高以及易引發二次污染的問題；生物法則啟動時間較長，污泥回流耗能費用高，且會產生大量的污泥，增加后續的處理費用。水體中的磷不同于氮，氧化態和還原態均無法以氣態形式逸出，通常采用化學法或生物法轉化為固態收集去除。化學法除磷對化學藥劑的消耗很大，后期處理負荷重；生物法除磷穩定性差，易受其他因素的影響，而且出水除磷效果往往不達標，還必須二次除磷。相比之下，吸附法由于其工藝簡單，效果穩定，占地小等優點而被認為是非常有效的一種方法。吸附法不僅能單獨用來脫氮除磷，還能作為其他工藝的輔助。尋找開發高性能的吸附劑新材料和應用新工藝是吸附法的關鍵。

與其他吸附材料相比，天然沸石雖然在控制水體中的氮具有得天獨厚的優勢：價格低廉、儲量豐富和環境友好，但是天然沸石對磷的吸附效果欠佳。研究表明，羥基金屬氧化物的負載可以為吸附材料提供羥基化表面，進而與水體中的磷酸根離子進行專性吸附，能有效地去除磷。另一方面，目前開發的吸附材料普遍只針對一種污染物如氮或者磷，而不能達到同步去除氮和磷的效果，這大大地限制了吸附材料的應用范圍。公開號為CN104815611A公開了一種化學修飾載鐵花生殼除磷材料的制備和再生方法。但是這種除磷材料只局限于去除磷，而對水體中的氮是沒有明顯的去除效果。沸石與羥基氧化物的結合可以很好地解決這個弊端，因此，如何將沸石和羥基金屬氧化物結合來制備同步脫氮除磷吸附材料是一個亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，為了達到對水體的同步脫氮除磷效果，首要目的是提供一種改性沸石微球吸附材料的制備方法。

本發明的第二個目的是利用上述制備方法得到改性沸石微球吸附材料。

本發明的第三個目的是提供一種改性沸石微球吸附材料的應用。

為達到上述目的，本發明的解決方案是：

一種改性沸石微球吸附材料的制備方法，其包括如下步驟：

(1)、在加熱和攪拌條件下，向硫酸鐵和硫酸鋁的混合體系內加入堿液并調節該混合體系的pH值為6‐8，得到羥基鐵‐鋁混合物；

(2)、在攪拌條件下，向熱水內依次加入聚乙烯醇和海藻酸鈉至徹底溶解，得到第一混合液；

(3)、向第一混合液內加入沸石粉和羥基鐵‐鋁混合物并攪拌，得到第二混合液；

(4)、將第二混合液滴入飽和硼酸與氯化鈣的混合體系內，洗滌并干燥，得到改性沸石微球吸附材料。

進一步地，在步驟(1)中，加熱的溫度為60‐70℃，攪拌的速度為300‐400rpm。