[發(fā)明專利]一種除磷基質(zhì)材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110360489.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN113072127A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戰(zhàn)楠;趙立新;李兆新;嚴(yán)玉林;王培京;黃炳彬;孟慶義;李其軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京市水科學(xué)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C02F1/28
• 分類號(hào): C02F1/28;B01J20/10;B01J20/04;B01J20/30;C02F3/32;C02F3/34;C02F101/10
• 代理公司: 北京三聚陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 安志嬌

本發(fā)明涉及水處理除磷領(lǐng)域，具體涉及一種除磷基質(zhì)材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的除磷基質(zhì)材料的制備方法，包括如下步驟：將膨潤土、生石灰和水混合，得到混合物；所述膨潤土、生石灰和水的質(zhì)量比為1:(0.3?0.5):3；對(duì)混合物進(jìn)行熱處理，所述熱處理溫度為150?450℃，所述熱處理時(shí)間為2?6h，得到所述除磷基質(zhì)材料。本發(fā)明提供的除磷基質(zhì)材料的制備方法，將膨潤土、生石灰和水通過特定比例進(jìn)行混合，然后將混合物在特定溫度下進(jìn)行熱處理，制備得到的除磷基質(zhì)材料，表面粗糙度明顯提高，有利于提高對(duì)水中磷元素的吸附能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水處理除磷領(lǐng)域，具體涉及一種除磷基質(zhì)材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

基質(zhì)是人工濕地的重要組成部分，不僅為動(dòng)植物和微生物提供棲息空間，同時(shí)通過吸附、過濾、離子交換、絡(luò)合反應(yīng)等物理化學(xué)作用，可以直接去除污染物。隨著人類生活水平的提高，部分河道和湖泊等地表水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀況，磷是湖泊富營養(yǎng)化的限制因子，是水體修復(fù)過程中優(yōu)先考慮的因素，一旦大量磷進(jìn)入水體，往往引起浮游植物的迅猛生長，進(jìn)而影響到飲用水安全。

除磷的方法主要有化學(xué)沉淀法、微生物法、物理吸附法等。目前在潛流型人工濕地技術(shù)中，較多地采用礫石、石灰質(zhì)碎石、陶粒、火山巖等天然材料作為濕地床體填充基質(zhì)，旨在強(qiáng)化濕地系統(tǒng)對(duì)磷的攔截、吸附、過濾等凈化作用效果。而仿自然或表流型人工濕地區(qū)別于潛流濕地，不具備大容積的介質(zhì)填充空間，對(duì)磷元素的去除作用主要在于底部土壤的吸附、植物吸收和沉淀存儲(chǔ)。且對(duì)于表流型濕地而言，土壤介質(zhì)吸附容量低且易飽和，天然土壤儲(chǔ)存能力會(huì)很快耗盡，導(dǎo)致存在高效穩(wěn)定除磷技術(shù)瓶頸。為了解決這個(gè)問題，研究者們嘗試將除磷基質(zhì)材料與人工濕地土壤進(jìn)行混合，利用除磷基質(zhì)材料提升人工濕地穩(wěn)定、高效除磷性能。然而現(xiàn)有除磷基質(zhì)材料除磷效果有限，因此，急需開發(fā)一種除磷基質(zhì)材料，以確保仿自然或表流型人工濕地基質(zhì)對(duì)磷吸附的高效性和穩(wěn)定性成為人工濕地系統(tǒng)穩(wěn)定除磷的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有仿自然或表流型人工濕地除磷基質(zhì)材料除磷效果有限，將其應(yīng)用到仿自然或表流型人工濕地后無法高效、穩(wěn)定除磷的缺陷，進(jìn)而提供一種除磷基質(zhì)材料及其制備方法和應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種除磷基質(zhì)材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將膨潤土、生石灰和水混合，得到混合物；所述膨潤土、生石灰和水的質(zhì)量比為1:(0.3-0.5):3；

2)對(duì)步驟1)得到的混合物進(jìn)行熱處理，所述熱處理溫度為150-450℃，所述熱處理時(shí)間為2-6h，得到所述除磷基質(zhì)材料。

優(yōu)選的，所述膨潤土為鈉基膨潤土。

優(yōu)選的，步驟2)對(duì)混合物進(jìn)行熱處理結(jié)束后還包括將熱處理后所得混合物冷卻、風(fēng)干至表層開裂，混合物表層噴水養(yǎng)護(hù)，然后再次風(fēng)干至表層開裂的步驟。優(yōu)選的，所述風(fēng)干時(shí)間為6-8h。

優(yōu)選的，步驟1)中還包括將膨潤土進(jìn)行純化的步驟；所述純化步驟包括將膨潤土置于去離子水中，攪拌、靜置分層，去除上層懸浮溶液，然后將下層混合物烘干，冷卻干燥后備用。

優(yōu)選的，所述靜置時(shí)間為12-24h，所述烘干溫度為60-80℃，所述烘干時(shí)間為12-24h。

優(yōu)選的，步驟2)中還包括將除磷基質(zhì)材料粉碎成粒徑為0.075-2mm顆粒的步驟。

本發(fā)明還提供一種除磷基質(zhì)材料，由上述所述的制備方法制備得到。

本發(fā)明還提供上述所述的除磷基質(zhì)材料在仿自然或表流型人工濕地中的應(yīng)用。

本發(fā)明還提供一種上述所述的除磷基質(zhì)材料在表流型人工濕地中的應(yīng)用方法，包括如下步驟：取表流型人工濕地原狀土壤，將除磷基質(zhì)材料與該原狀土壤進(jìn)行混合，混合后得到的混合基質(zhì)回填至人工濕地，回填完成后表層壓實(shí)即可。