[發明專利]一種水體磷吸附材料及其制備、應用方法

有效

• 申請號: 201910601727.8
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110280209B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 張潤宇;鄒銀洪;王立英
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 張行超

本發明公開了一種水體磷吸附新材料及其制備、應用方法，所述的吸附新材料為鋯改性鈣基蒙脫石的產物Zr?CaM1和/或Zr?CaM2，其制備方法包含以下步驟：(1)混合分散：將鈣基蒙脫石和鋯氧化物加去離子水混合溶解，振蕩分散，得混合液；(2)pH值調節：調節所述混合液的pH值至9～11，然后恒溫振蕩反應，得固液混合物；(3)固液分離：將所述固液混合物離心分離，得沉淀物用去離子水反復沖洗，然后烘干即得鋯改性鈣基蒙脫石的產物Zr?CaM1和/或Zr?CaM2。本發明采用浸漬?交換?共沉淀法制備一種新型的鋯改性蒙脫石吸附材料，工藝簡單、容易操作，吸附材料磷吸附容量大、適用pH范圍寬、運行成本較低、生態環保等優點。

技術領域

本發明涉及一種水體磷吸附新材料及其制備、應用方法，屬于水體磷酸鹽污染物吸附技術領域。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展與城鎮化進程的日益加快，地表淡水富營養化已成為全球性的重大水環境污染問題。作為水體富營養化的關鍵限制因子，磷的過量輸入造成湖泊、水庫等淡水水體透明度下降、溶解氧降低，水質惡化，嚴重危害水生生態系統和人體健康。目前，我國淡水富營養化形勢嚴峻，湖庫總磷濃度居高不下(60％的水體總磷含量高于0.05mg/L)，發生水華的風險依然存在，無法滿足湖庫作為主要地表飲用水源的供水需求。因此，亟需有效削減地表淡水湖庫中水體磷的含量。

迄今為止，對于污水中磷的控制技術主要包括吸附法、離子交換法、混凝法等。吸附法因其高效、經濟、易操作及無二次污染等顯著優點，被廣泛使用。常用吸附材料有鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽和鑭改性膨潤土，在實際應用中存在諸多缺點。鋁鹽在過酸或過堿條件下會發生Al(OH)₃溶解及磷的再釋放，并可能導致生物慢性中毒；鐵鹽雖然無毒，但容易受到水體氧化還原條件的影響；當水溶液中CO₂增加或pH值降低時，鈣鹽也會發生磷的解吸；鑭改性膨潤土價格昂貴，應用效果受其吸附容量所限，且可溶性鑭離子對水生生態系統具有較大的負面危害。

蒙脫石屬于2∶1型單斜晶系結構硅酸鹽黏土礦物，因其具離子交換性、膨脹性、吸附性及結構功能易調控性而被廣泛應用于水環境污染治理領域。由于天然蒙脫石的晶體表面帶有大量負電荷，對磷酸鹽的吸附很弱，目前主要通過對蒙脫石進行改性處理后除磷。鋯的氧化物物化性質穩定、水溶性低、無毒無害，對水中磷酸鹽具有極強的吸附性能。目前，已有研究報道了鋯改性沸石、鋯改性膨潤土以及鋯基磷酸鹽雜化功能材料應用于對水體磷酸鹽的吸附研究，也有鋯改性蒙脫石除砷吸附材料的相關工作。但這些改性劑制備工藝較為復雜、吸附效率偏低、成本較高，且主要應用于對含磷濃度較高的廢水處理(5mg/L)，缺乏施用后對生態環境風險的科學評估，而對地表淡水湖庫中低濃度的磷酸鹽污染控制研究鮮見報道。

基于以上背景，開發一種價廉易得、吸附性能卓越、兼具生態環保的新型除磷吸附材料對地表淡水湖庫中磷的污染控制及水體富營養化的科學防治具有重要的現實意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種水體磷吸附新材料及其制備、應用方法，以解決目前水體磷吸附材料存在的價格高、吸附性能差、危害生態，以及不能有效控制地表淡水湖庫中低濃度的磷酸鹽污染的技術問題。

本發明的技術方案是：

第一方面，本發明提供一種水體磷吸附新材料，所述的吸附材料為鋯改性鈣基蒙脫石的制備產物Zr-CaM1和/或Zr-CaM2。

第二方面，本發明提供一種水體磷吸附新材料的制備方法，包含以下步驟：

(1)混合分散：將鈣基蒙脫石和鋯氧化物加去離子水混合溶解，振蕩分散，得混合液；

(2)pH值調節：調節所述混合液的pH值至9～11，然后恒溫振蕩反應，得固液混合物；

(3)固液分離：將所述固液混合物離心分離，得沉淀物用去離子水反復沖洗，然后烘干即得鋯改性鈣基蒙脫石的產物Zr-CaM1和/或Zr-CaM2。