專利名稱：一種活性炭復合水處理劑及其制備方法和應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于水處理領域，特別涉及一種活性炭復合水處理劑，還涉及該水處理劑的制備方法，以及該水處理劑在防治水體富營養(yǎng)化中的應用。
背景技術(shù)：
水體富營養(yǎng)化是指水體接納過量的氮、磷等營養(yǎng)性物質(zhì)，使水體中藻類以及其他水生生物異常繁殖，水體透明度和溶解氧變化，造成水體惡化，從而使水體生態(tài)環(huán)境和水功能受到阻礙和破壞。水體富營養(yǎng)化問題已成為當今世界性的水污染治理難題，也是全球性的環(huán)境問題之一。從世界范圍來看，在全球范圍內(nèi)30% 40%的湖泊和水庫遭受了不同程度的富營養(yǎng)化的影響。而我國水質(zhì)污染引起的富營養(yǎng)化問題十分突出，是困擾中國經(jīng)濟發(fā)展的主要環(huán)境問題之一。水體富營養(yǎng)化的防治主要通過兩種手段:一是控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)輸入，如果減少或者截斷外部輸入的營養(yǎng)物質(zhì)，就使水體失去了營養(yǎng)物質(zhì)富集的可能性；二是減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負荷，有效地控制湖泊內(nèi)部即水體底泥磷富集。研究發(fā)現(xiàn)，云南滇池中80%的氮和90%的磷都分布在底泥中；杭州西湖內(nèi)源污染負荷已經(jīng)達到外來污染負荷的41% ;安徽巢湖內(nèi)源污染負荷是外來負荷的21%。如果對污染底泥不加任何控制，即使是外源得到完全控制，內(nèi)源的釋放仍然會使地表水體的上覆水污染物濃度處于較高的水平。為了防治水體的富營養(yǎng)化，人們已經(jīng)開展了大量的工作，并且尋找出了很多行之有效的方法。但是這些方法大多只能單獨控制內(nèi)源或者外源污染，需要同時采用多種不同的方法，造成成本較高、操作復雜，同時可能造成二次污染。因此，我們期望尋求一種既可以控制水體內(nèi)源污染物的釋放，又可以降低上覆水氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)和其他污染物質(zhì)的濃度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā) 明的第一目的是提供一種能夠有效防治水體富營養(yǎng)化的活性炭復合水處理劑。本發(fā)明的第二目的是提供該水處理劑的制備方法。本發(fā)明的第三目的是提供該水處理劑在防治水體富營養(yǎng)化中的應用，該應用既可以控制水體底泥內(nèi)源污染物的釋放，又可以降低上覆水氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)和其他污染物質(zhì)。技術(shù)方案:一種活性炭復合水處理劑，由以下重量份的組份制成:鈉長石1-5份、石英1-5份、天然沸石20-35份、凹凸棒石10-20份、海泡石1-5份和活性炭40-60份。優(yōu)選地，該性炭復合水處理劑由以下重量份的組份制成:鈉長石3份、石英3份、天然沸石30份、凹凸棒石12份、海泡石2份和活性炭50份。其中，所述活性炭優(yōu)選為椰殼活性炭。本發(fā)明還提供了上述活性炭復合水處理劑的制備方法，包括以下步驟:(I)取鈉長石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混勻，經(jīng)超細粉碎，得到初混物；
(2)將初混物與活性炭混勻，250_350°C下活化，即得活性炭復合水處理劑。其中，步驟(I)中，超細粉碎后制得的初混物的粒徑為0.0l-1Oum0其中，步驟(2)中，所述活性炭的粒徑為20-40目。本發(fā)明還提供了上述活性炭復合水處理劑在防治水體富營養(yǎng)化中的應用，包括以下步驟:(I)將活性炭復合水處理劑與氯化鈉水溶液混合，得混合溶液；(2)用泵將混合溶液打入水體底泥表層，使活性炭復合水處理劑在水體底泥表層覆蓋均勻即可。其中，步驟(I)中，所述氯化鈉水溶液的質(zhì)量分數(shù)為10%，所述活性炭復合水處理劑與氯化鈉水溶液的用量比為(0.1-20) g:1L。其中，步驟(2)中，所述活性炭復合水處理劑在水體底泥表層覆蓋的厚度為
2-5mm。有益效果:本發(fā)明提供的活性炭復合水處理劑原料主要為多種天然礦石，其來源豐富、價格低廉、制備方法簡單，能夠通過同 時控制水體內(nèi)源污染和外源污染污染物兩方面有效地控制水體的富營養(yǎng)化。該水處理劑對環(huán)境友好，能夠為水體底棲生物提供了良好的外部環(huán)境。具體而言，該活性炭復合水處理劑相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下突出的優(yōu)勢:I)該復合水處理劑包括鈉長石、石英、天然沸石、凹凸棒石以及海泡石等天然礦物質(zhì)，是儲量豐富，來源廣泛，價格低廉，運營成本低，易再生；同時各組分能夠互相配合，協(xié)同增效，有效去除廢水中的氮、磷、重金屬、有機染料等，同時去除污染物速度極快，達到穩(wěn)態(tài)時間短，僅需15日以內(nèi)；此外，該復合水處理劑對環(huán)境無污染，也不會造成二次污染，對環(huán)境友好；2)該復合水處理劑中包括活性炭，能夠大大提高對水中溶解的有機污染物的吸附能力；3)該復合水處理劑應用于防治水體富營養(yǎng)化時，操作簡單；將復合水處理劑作為覆蓋層覆蓋在河流底泥上，其不僅可以有效地控制受污染水體底泥的再懸浮污染以及內(nèi)源污染物的向上釋放，同時也對水體上覆水中的氮磷等有機物以及無機鹽類有較強的吸附能力，從而達到防治水體富營養(yǎng)化的目的，使用成本低廉，同時不會對對原有水體底部生態(tài)造成嚴重破壞。
具體實施例方式根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應當也不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。實施例1活性炭復合水處理劑，由以下重量份的組份制成:鈉長石3份、石英3份、天然沸石30份、凹凸棒石12份、海泡石2份和活性炭50份。其制備方法，包括以下步驟:(I)取上述量的鈉長石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混勻，經(jīng)超細粉碎，得粒徑為0.01-10 u m的初混物；(2)將步驟(I)得到的初混物與上述量的粒徑為40目的活性炭混勻，250°C下活化，即得活性炭復合水處理劑。實施例2活性炭復合水處理劑，由以下重量份的組份制成:鈉長石5份、石英5份、天然沸石35份、凹凸棒石20份、海泡石5份和活性炭40份。其制備方法，包括以下步驟:(I)取上述量的鈉長石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混勻，經(jīng)超細粉碎，得粒徑為0.01-10 u m的初混物；(2)將步驟(I)得到的初混物與上述量的粒徑為20目的活性炭混勻，350°C下活化，即得活性炭復合水處理劑。實施例3活性炭復合水處理劑，由以下重量份的組份制成:鈉長石I份、石英I份、天然沸石20份、凹凸棒石10份、海泡石I份和活性炭60份。其制備方法，包括以下步驟:(I)取上述量的鈉長石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混勻，經(jīng)超細粉碎，得粒徑為0.01-10 u m的初混物；(2)將步驟(I)得到的初混物與上述量的粒徑為30目的活性炭混勻，300°C下活化，即得活性炭復合水處理劑。實施例4將實施例1至3制得的活性炭復合水處理劑應用于防治水體富營養(yǎng)化，包括以下步驟:( I)將活性炭復合水處理劑與氯化鈉水溶液混合，得混合溶液；(2)用泵將混合溶液打入水體底泥表層，使活性炭復合水處理劑在水體底泥表層
覆蓋均勻即可，活性炭復合水處理劑在水體底泥表層覆蓋的厚度為2_5mm。其中，步驟(I)中，所述氯化鈉水溶液的質(zhì)量分數(shù)為5_15%，所述活性炭復合水處理劑與氯化鈉水溶液的用量比為(0.1-20) g:1L。參照上述方法對某河流進行室內(nèi)模擬實驗。利用柱狀沉積物采樣器將采集的新鮮底泥，放置在長40cm寬20cm高30cm的反應器內(nèi)，盡可能接近于原位真實條件；底泥厚度10cm，水層高度為15cm。實驗組在底泥上覆蓋2_5mm的環(huán)境友好型活性炭復合水處理劑，連續(xù)觀測試驗水樣的總氮和總磷濃度變化。同時設置對照組。每組試驗設置若干重復樣。按照國標方法測定處理前后溶液中的污染物濃度:總氮的測定方法為堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB11894-89)；總磷的測定方法為鑰銨酸分光光度法(GB11893-89)；底泥覆蓋法的效果用控制釋放百分數(shù)表示，其定義式為:P= (Q0-Q1)ZQ0式中:P為控制釋放百分數(shù)(％)；Q0為空白對照組釋放量(m g/L)；
Q1為覆蓋實驗組釋放量(mg/L)。結(jié)果見

圖1和圖2 ;其中，對總氮的控制效果如圖1所示，對總磷的控制效果如圖2所示。由圖1、圖2可以得出以下結(jié)論:1.加入本發(fā)明活性炭復合水處理劑，水體上覆水中總氮的濃度實驗組比對照組顯著降低；2.在半個月之后，實驗組總氮濃度逐漸趨于穩(wěn)定，控制底泥總氮釋放百分數(shù)可達80% ；3.加入本發(fā)明活性炭復合水處理劑，水體上覆水中總磷的濃度實驗組比對照組顯著降低；4.在半個月之后，實驗組總磷濃度趨于穩(wěn)定，對照組總磷濃度不斷升高，控制底泥總磷釋放百分數(shù)可達60% ；5.本發(fā)明活性炭復合水處理劑可以顯著降低水體中總氮的濃度，有效的穩(wěn)定水中總磷的濃度，對防治水體富營養(yǎng)化具有良 好的效果。
權(quán)利要求
1.一種活性炭復合水處理劑，其特征在于:由以下重量份的組份制成:鈉長石1-5份、石英1-5份、天然沸石20-35份、凹凸棒石10-20份、海泡石1-5份和活性炭40-60份。
2.一種活性炭復合水處理劑，其特征在于:由以下重量份的組份制成:鈉長石3份、石英3份、天然沸石30份、凹凸棒石12份、海泡石2份和活性炭50份。
3.一種活性炭復合水處理劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將鈉長石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混勻，經(jīng)超細粉碎，得到初混物； (2)將初混物與活性炭混勻，250-350°C下活化，即得活性炭復合水處理劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種活性炭復合水處理劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，超細粉碎后制得的初混物的粒徑為0.01-10 u m。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種活性炭復合水處理劑的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述活性炭的粒徑為20-40目。
6.權(quán)利要求1所述的活性炭復合水處理劑在防治水體富營養(yǎng)化中的應用，其特征在于:包括以下步驟: (1)將活性炭復合水處理劑與氯化鈉水溶液混合，得混合溶液； (2)用泵將混合溶液打入水體底泥表層，使活性炭復合水處理劑在水體底泥表層覆蓋均勻即可。
7.如權(quán)利要求4所述的應用，其特征在于:步驟(I)中，所述氯化鈉水溶液的質(zhì)量分數(shù)為5-15%，所述活性炭復合水處理劑與氯化鈉水溶液的用量比為(0.1-20) g:1L。
8.如權(quán)利要求4所述的應用，其特征在于:步驟(2)中，所述活性炭復合水處理劑在水體底泥表層覆蓋的厚度為2-5mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種活性炭復合水處理劑，由以下重量份的組份制成鈉長石1-5份、石英1-5份、天然沸石20-35份、凹凸棒石10-20份、海泡石1-5份和活性炭40-60份。還提供了上述活性炭復合水處理劑的制備方法及用途。該活性炭復合水處理劑原料主要為多種天然礦石，其來源豐富、價格低廉、制備方法簡單，能夠通過同時控制水體內(nèi)源污染和外源污染污染物兩方面有效地控制水體的富營養(yǎng)化。該水處理劑對環(huán)境友好，能夠為水體底棲生物提供了良好的外部環(huán)境。
文檔編號C02F1/00GK103159272SQ20131011723
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者祝建中, 張毓珊, 朱瑞瑞 申請人:河海大學