本發(fā)明涉及吸附材料，尤其涉及一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前水體富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)成為全世界一個(gè)不容忽視的環(huán)境問(wèn)題，全球大約有40～50％的河流、湖泊、水庫(kù)等水體出現(xiàn)了不同程度的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，而磷是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象最為主要的因素之一。

2、污水中的磷污染是一種常見(jiàn)的環(huán)境問(wèn)題，它對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)健康都帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。磷是一種重要的植物營(yíng)養(yǎng)素，但過(guò)量的磷會(huì)導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化，促進(jìn)藻類(lèi)生長(zhǎng)并最終引發(fā)水華。此外，磷也會(huì)在水中形成沉積物，影響水深和水流的速度，進(jìn)一步影響水生生物的生存環(huán)境。

3、目前，污水中常用的除磷方法有生物法、化學(xué)沉淀法以及吸附法等，但都存在一定的缺點(diǎn)。生物法是利用微生物吸收水體中的磷，根據(jù)其原理可以分為兩種吸附方式，一種是微生物吸附水中的磷來(lái)滿足自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖的需求，另外一種是利用特殊微生物聚磷菌(pao)在厭氧、好氧條件下將污水中的磷酸鹽吸收轉(zhuǎn)化成細(xì)胞體內(nèi)聚磷酸鹽并在此釋放出來(lái)。目前該方法已應(yīng)用于眾多污水處理工藝中，sbr工藝、a2/o工藝和氧化溝工藝。李微等人使用a2/o-sbr聯(lián)合工藝除磷含磷污水，總磷去除率穩(wěn)定保持在95％，并通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)、16srrna分子生物技術(shù)篩選出此工藝中除磷優(yōu)勢(shì)菌dpao。生物法在處理含磷污水具有眾多優(yōu)勢(shì)，對(duì)環(huán)境影響較小，耗能低、操作簡(jiǎn)單，易于長(zhǎng)期實(shí)施和維護(hù)并且費(fèi)用較低。但是，生物法處理含磷污水需要較長(zhǎng)的時(shí)間，微生物對(duì)周?chē)h(huán)境要求較高，為了保持微生物適宜的生活條件需要經(jīng)常控制溫度、ph、水體有機(jī)質(zhì)濃度等環(huán)境條件，且該該方法會(huì)產(chǎn)生大量污泥廢棄物。

4、化學(xué)沉淀法就是在污水處理過(guò)程中加入相關(guān)的化學(xué)試劑，化學(xué)試劑和污水中的磷酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成沉淀，從而使用過(guò)濾等操作去除污水中的磷(李晴晴等，2022)?；瘜W(xué)沉淀法的基本原理是所加入的化學(xué)試劑與磷酸鹽的溶度積(ksp)較小，就比較容易生成沉淀，除磷效果越好。目前常用的除磷化學(xué)藥劑有鋁鹽、鐵鹽和鈣鹽。沉淀法除磷受多重因素影響，實(shí)際污水中的ph、污水中的各種復(fù)雜物質(zhì)、污水中磷濃度、試劑投加量等(孟順龍等，2012)?；瘜W(xué)沉淀法與生物法相比，具有操作簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定、反應(yīng)時(shí)間較短等優(yōu)點(diǎn)。但是，化學(xué)沉淀法有著成本高、對(duì)水質(zhì)要求高、對(duì)周?chē)h(huán)境要求較高的缺點(diǎn)。而且，大量的金屬鹽添加入污水中，還易造成二次污染，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。

5、吸附法具有成本低、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)快和處理效率高等優(yōu)勢(shì)從而被廣泛應(yīng)用于污水處理。所謂的吸附就是使用固體顆粒作為吸附劑去與溶液中的磷酸鹽充分接觸，磷酸鹽會(huì)與吸附劑上的活性位點(diǎn)迅速結(jié)合，從而去除水體溶液中的磷。而作為固體顆粒的吸附劑經(jīng)過(guò)洗脫后能夠多次重復(fù)利用，洗脫下來(lái)的濃縮磷酸鹽溶液可以簡(jiǎn)單制備成磷肥以供農(nóng)田使用。因此吸附法不僅能夠有效的緩和水體富營(yíng)養(yǎng)化還能夠有效地回收磷酸鹽使磷進(jìn)一步資源化利用。如何公開(kāi)一種能夠適用于處理實(shí)際污水的磷污染物的固體吸附劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，以解決現(xiàn)有磷磷污染物處理方法存在的成本高、對(duì)水質(zhì)及周?chē)h(huán)境要求高、操作復(fù)雜等問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，包括以下步驟：將凹凸棒土、鑭鹽、鈣鹽、水以及氫氧化鈉溶液混合得到混合物料，震蕩反應(yīng)得到鑭鈣改性凹凸棒土復(fù)合材料。

4、優(yōu)選的，所述凹凸棒土、鑭鹽、鈣鹽與水的用量比為2g：0.004～0.016mol：0.004～0.016mol：80～120ml。

5、優(yōu)選的，所述鑭鹽為氯化鑭。

6、優(yōu)選的，所述鈣鹽為氯化鈣。

7、優(yōu)選的，所述氫氧化鈉溶液用于調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph值，混合物料的ph值為10～12。

8、優(yōu)選的，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.01～1mol/l。

9、優(yōu)選的，所述震蕩反應(yīng)的溫度為25℃，震蕩反應(yīng)的震蕩速率為100～300r/min，震蕩反應(yīng)的時(shí)間為2～5h。

10、本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法制備得到的鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑。

11、本發(fā)明還提供了一種上述鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑在處理水中磷酸鹽污染物中的應(yīng)用。

12、本發(fā)明至少具有如下有益效果：

13、本發(fā)明采用la、ca雙金屬離子對(duì)凹凸棒土進(jìn)行改性，la、ca會(huì)在吸附位點(diǎn)和吸附能壘上產(chǎn)生互補(bǔ)效應(yīng)，增強(qiáng)了單一金屬的吸附作用，制備得到了高吸附容量的改性凹凸棒土吸附劑，在處理含有多種污染物的實(shí)際污水中表現(xiàn)出了優(yōu)異的磷污染物吸附效果。

技術(shù)特征：

1.一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將凹凸棒土、鑭鹽、鈣鹽、水以及氫氧化鈉溶液混合得到混合物料，震蕩反應(yīng)得到鑭鈣改性凹凸棒土復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于，所述凹凸棒土、鑭鹽、鈣鹽與水的用量比為2g：0.004～0.016mol：0.004～0.016mol：80～120ml。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于，所述鑭鹽為氯化鑭。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述的一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于，所述鈣鹽為氯化鈣。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于，所述氫氧化鈉溶液用于調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph值，混合物料的ph值為10～12。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.01～1mol/l。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法，其特征在于，所述震蕩反應(yīng)的溫度為0～50℃，震蕩反應(yīng)的震蕩速率為100～300r/min，震蕩反應(yīng)的時(shí)間為2～5h。

8.權(quán)利要求1～7任意一項(xiàng)所述的一種鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法制備得到的鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑。

9.權(quán)利要求8所述的鑭-鈣改性凹凸棒土吸附劑在處理水中磷酸鹽污染物中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鑭?鈣改性凹凸棒土吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，涉及吸附材料技術(shù)領(lǐng)域。所述鑭?鈣改性凹凸棒土吸附劑的制備方法包括以下步驟：將凹凸棒土、鑭鹽、鈣鹽、水以及氫氧化鈉溶液混合均勻得到混合物料，震蕩反應(yīng)得到鑭鈣改性凹凸棒土復(fù)合材料。本發(fā)明采用La、Ca雙金屬離子對(duì)凹凸棒土進(jìn)行改性，制備得到了高吸附容量的改性凹凸棒土吸附劑，在處理含有多種腐殖質(zhì)及污染物的實(shí)際污水中表現(xiàn)出了優(yōu)異的磷污染物吸附效果。

技術(shù)研發(fā)人員：黃治平,王維翰,申鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5