[发明专利]一种除磷沸石的制备方法及应用

说明书

本发明涉及环境保护技术领域,具体涉及一种除磷沸石的制备方法及应用，以天然胡敏酸、弃用炉渣、金属盐溶液为原料，经强碱溶液热沸制备合成，或不经热沸处理直接将天然胡敏酸和金属盐溶液负载制备合成，针对湖泊、水库和河流、海洋等水体磷污染超标问题，提供一种除磷高效、经济可行、绿色安全，易于在工程中应用。

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域,具体涉及一种除磷沸石的制备方法及应用。

背景技术

水体富营养化在世界范围内广泛存在，是国际水环境研究的热点与难点。近年来，随着环境污染和生态破坏，我国水体富营养化程度十分严重，引起的生态破坏和用水安全事件十分突出，富营养化不仅造成藻类大量繁殖，降低溶解氧，威胁鱼类等水生生物，还会引发水体黑臭，严重破坏生态环境；爆发的藻类及其代谢产物本身存在毒性，藻类是饮用水消毒副产物的前驱体，经消毒后会生成“三致”物质，蓝藻可分泌多种藻毒素，毒害人体神经系统、肝脏和肾脏等器官，严重影响饮用水安全。水体中磷被普遍认为是生物生长的限制性因子，其过量会导致水体藻类爆发，因此国内外学者一致将磷作为控制水体富营养化的优先控制元素，如何有效去除水体中的磷成为水环境领域亟待解决的关键问题。

目前国内外现有的水体除磷药剂(含载镧锁磷材料)，主要针对溶解性活性磷酸盐的去除，对于有机磷和聚磷去除技术鲜有报道。虽然溶解性活性磷酸盐被认为是藻类可直接吸收的形态，但活性有机磷和聚磷同样可被藻类利用，在磷酸酶和聚磷生物的作用下，活性有机磷和聚磷可持久地水解成活性磷酸盐，且被藻类优先利用，二者属于生物有效性磷形态。短时间内，即使溶解性活性磷酸盐被锁磷材料得到有效控制，但有机磷和聚磷还可源源不断地向活性磷酸盐转化，从而降低磷修复效果。为了克服现有技术的不足，本发明将胡敏酸和氢氧化镧纳米棒以特异的方式负载到用煤渣合成的沸石材料上，得到一种负载胡敏酸和镧的除磷沸石。胡敏酸具有羧基活性基团可以与镧和有机磷/聚磷形成稳定的络合物，具备良好的抗酶解和光解性能，同时氢氧化镧纳米棒具有优良的光催化降解磷酸酶作用，可有效抑制磷酸酶活性，显著降低有机磷/聚磷的矿化率。负载的胡敏酸与镧离子络合，可有效抑制镧的浸出毒性，保障生态安全。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种除磷沸石的制备方法及应用，针对湖泊、水库和河流、海洋等水体磷污染超标问题，提供一种除磷高效、经济可行、绿色安全，易于在工程中应用的负载胡敏酸和镧的沸石锁磷材料，并提供其制备方法和应用方式。

具体技术方案如下：

一种除磷沸石的制备方法，以天然胡敏酸、弃用炉渣、金属盐溶液为原料，经强碱溶液热沸制备合成，或不经热沸处理直接将天然胡敏酸和金属盐溶液负载制备合成，具体包括如下步骤：

(1)沸石的合成

将弃用炉渣经过60-150目研磨过筛，浸泡至强碱溶液中，经强碱溶液热沸，在80～100℃加热冷凝回收条件下搅拌24h，所得炉渣浆液降至室温，离心去除上清液，所得残渣用超纯水洗涤，干燥后所得粉末过60-150目筛为合成沸石；

(2)载天然胡敏酸沸石的制备

以步骤(1)中所得合成沸石为载体，按照一定质量比与天然胡敏酸溶液混合，溶液pH用浓盐酸调至6-8，超声后在摇床上震荡24h，震荡过程中保持浆体pH始终处在6-8；震荡后所得浆体离心去除上清液，沉淀物用超纯水洗涤后，干燥所得粉末过80-150目筛为载天然胡敏酸的沸石；

(3)载天然胡敏酸和金属的沸石制备

以步骤(2)中得到的载天然胡敏酸的沸石为载体，按照一定质量比浸渍于金属盐溶液中，超声后摇床震荡24h，所得浆体离心去除上清液，沉淀物用超纯水洗涤，干燥所得粉末过60-150目筛为负载天然胡敏酸和金属的沸石；

所述天然胡敏酸与金属盐溶液中金属的质量比为0.05～0.5：1。