[发明专利]一种针对低浓度磷的除磷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及修复水体污染技术领域，具体涉及低浓度磷酸盐的去除，尤其一种针对低浓度磷的除磷材料及其制备方法和应用，为由海藻酸钠和包覆在海藻酸钠内部的粉煤灰交联而成的微球。将海藻酸钠溶解在去离子水中，加入粉煤灰得到浆料；浆料用针头孔径2‑3mm的注射器滴加LaCl₃·nH₂O和无水CaCl₂的混合溶液，交联成球；用超纯水数次，干燥。本发明海藻酸钠微球对低浓度的磷酸盐污染具有较强的吸附能力，本发明提供的针对低浓度的除磷材料的制备方法，能较好地解决了废弃物的资源化利用问题，成本低廉，操作简便，可作为一种污水厂尾水及河流磷超标的应急处理方法，具有较好的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及修复水体污染技术领域，具体涉及低浓度磷酸盐的去除，尤其一种针对低浓度磷的除磷材料及其制备方法和应用。

背景技术

磷是植物生长过程中不可或缺的重要微量元素之一。但是，当水体中磷含量高于20mg/m³时就会引起水体的富营养化，导致水质恶化，危害水生生物及人体健康。2017年《中国环境状况公报》指出，在109个监测营养状态的湖泊(水库)中，富营养化湖泊(水库)所占比例为30％。有效控制水体中的磷含量，预防水体富营养化已经迫在眉睫。

目前对于除磷防治富营养化的环境问题，已从高浓度磷的污染防治转向到低浓度磷的防治研究。湖泊、水库、海洋等水体中磷的来源主要有：人为来源、地表径流以及降雨等的外界输入，又称外源性磷；由水生动植物残骸或者排放的污水经地表径流汇集到水底部沉积所造成的内源性磷。其中工农业废水与生活污水的排放是磷的主要来源。为了有效控制我国水体进一步恶化的趋势，改善富营养化现象，我们必须对废水进行深度除磷，防止磷的排放造成水体藻类过量繁殖，水质恶化。

对于受磷污染的水体，常用的去除方式主要有化学沉淀法、生物法、吸附法。其中，吸附法具有除磷快速高效、工艺简单、操作方便等优点，已成为国内外研究的热点之一。目前，国内外关于吸附法除磷的研究主要集中在改性多孔材料以提高对磷的吸附性能。粉煤灰是燃煤电厂排出的一种工业废弃物，主要由SiO₂(1.30～65.76％)、Al₂O₃(1.59～40.12％)、Fe₂O₃(1.50～6.22％)、MgO(1.20～3.72％)、CaO(1.44～16.80％)、SO₃(1～6％)、Na₂O(1.10～4.23％)、K₂O(1.02～2.14％)等氧化物组成。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，对水体中的磷酸盐具有一定的吸附效果。粉煤灰作为燃煤电厂的排出物，产量大，利用率低，因其具有多孔性、较大的表面积和一定的吸附性，故经过改性处理后，可用于污水除磷领域。但粉末状的粉煤灰由于较低的渗透系数，易板结，不易回收等缺点，导致其很难在固定床及其他流动床系统中应用。

发明内容

本发明提供一种针对低浓度磷的除磷材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中粉煤灰使用存在的问题。

具体技术方案为，一种针对低浓度磷的除磷材料，为由海藻酸钠和包覆在海藻酸钠内部的粉煤灰交联而成的微球。所述微球平均直径为1～3nm。

该针对低浓度磷的除磷材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)按1:3～1:10的质量比，分别称取海藻酸钠和粉煤灰备用，将海藻酸钠加入去离子水中，配制成2wt.％的海藻酸钠溶液，70～90℃下剧烈搅拌使其完全溶解，备用；

(2)将称好的粉煤灰加入到步骤(1)中配置好的海藻酸钠溶液中，继续搅拌15～30min，使其混合均匀，得到浆料；