[发明专利]一种复合贝类改性生物除磷材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理材料技术领域，具体涉及一种复合贝类改性生物除磷材料及其制备方法和应用。

背景技术

水污染问题已经严重制约了我国社会进一步发展和人民生活水平的提高。随着工业化、城市化速度加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战，在我国，尤其是小城镇的快速发展、城市人口的扩张以及农业污染等造成的水体富营养化，是我国水资源最主要的问题。富营养化导致蓝藻水华频发、威胁引用水源地安全、工农业用水无法满足等一系列严峻问题。

水体富营养化的主要原因是富营养物质输入进水体生态系统中大量累计所致，其中，磷是产生水体富营养化的主要元素。目前控制、去除磷元素主要采用生物降解、化学处理、物理吸附等方法。

物理吸附法是利用表面疏松多孔的材料将水体中导致富营养化有力态的磷元素吸附在其表面从而使其脱离水体。这种方法除磷效率不高，投放大量吸附剂粉料后，淤泥增多，回收困难，二次污染较为严重；化学处理法是利用投加化学试剂进入污染水体，通过与水体中游离态磷元素发生化学反应使其脱离水体，。这种方法需要投放大量的化学试剂，成本高，试剂进入水体形成的污泥会导致水体的二次污染；生物降解法是利用动物、植物、微生物等对水体中富集的磷进行去除，该方法清洁环保、不造成其他污染，但是耗时耗力运作时间间隔较长。

由于上述除磷方法或多或少都存在不同程度的缺陷，因此，寻找更为环保、高效、廉价的改性生物除磷材料仍是一个不可忽视的问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种高效、吸附能力强、效果明显、见效快且成本低的复合贝类改性生物除磷材料及其制备方法和应用。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案包括以下几个方面。

本发明的第一方面提供了一种复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，所述除磷材料的原料配方中各组分的质量百分比为：厚壳贻贝壳30％，牡蛎壳45％，扇贝壳25％；

该制备方法包括以下步骤：

(1)按原料配方称取贝类生物壳，粉碎成直径为50～150mm的颗粒；

(2)将粉碎后的贝类生物壳置于350～500℃温度下预热1～3小时，然后升温至700～850℃煅烧0.5～2小时；

(3)将温度降至200～300℃，保温1～3小时，制得所述复合贝类改性生物除磷材料。

本发明采用上述方法制备出高效去磷降悬改性生物材料，利用了该复合贝类改性生物除磷材料的高效阳离子极性、高效吸附能力以及与磷元素结合发生反应的特性，能够达到很好的除磷效果。

由于厚壳贻贝壳、牡蛎壳和扇贝壳其主要成分为CaCO₃，经过高温煅烧后CaCO₃分解为CaO和CO₂，并且不同的煅烧温度和煅烧时间会影响最终材料中的CaO和CaCO₃的含量。CaO进入水体后，进一步水解生成氢氧化钙并释放出OH^-，该OH^-与水体中的磷酸根离子反应，从而使得水体中的磷元素以羟基磷灰石CaHPO₄-2H₂O的形式被固定下来，达到除磷净化水体的效果。

优选的，步骤(2)中所述的贝类生物壳于450℃温度下预热2小时，然后于750℃的温度条件下煅烧1小时。

优选的，所述步骤(3)的温度降至250℃，保温2小时。

本发明的第二方面提供了一种利用上述第一方面的技术方案制备的复合贝类改性生物除磷材料。

本发明的第三方面提供了一种利用上述第二方面的复合贝类改性生物除磷材料去除废水中磷的应用。

在一个实施例中优选的，向含磷废水中投加3～15g所述复合贝类改性生物除磷材料，反应时间为30～40min。

在一个实施例中优选的，所述复合贝类改性生物除磷材料在含磷废水中的质量浓度为0.2～0.4g/L，更优选的为0.35g/L。

在一个实施例中，向废水中投加0.1～1.0g/L所述复合贝类改性生物除磷材料，处理时间为2～3d。

在一个实施例中，用150～250目的缓释包包裹所述复合贝类改性生物除磷材料，然后将包裹后的材料投加到含磷废水中。

在一个实施例中优选的，所述缓释包由无纺布制成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：