[发明专利]一种除磷基质材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及水处理除磷领域，具体涉及一种除磷基质材料及其制备方法和应用。本发明提供的除磷基质材料的制备方法，包括如下步骤：将膨润土、生石灰和水混合，得到混合物；所述膨润土、生石灰和水的质量比为1:(0.3‑0.5):3；对混合物进行热处理，所述热处理温度为150‑450℃，所述热处理时间为2‑6h，得到所述除磷基质材料。本发明提供的除磷基质材料的制备方法，将膨润土、生石灰和水通过特定比例进行混合，然后将混合物在特定温度下进行热处理，制备得到的除磷基质材料，表面粗糙度明显提高，有利于提高对水中磷元素的吸附能力。

技术领域

本发明涉及水处理除磷领域，具体涉及一种除磷基质材料及其制备方法和应用。

背景技术

基质是人工湿地的重要组成部分，不仅为动植物和微生物提供栖息空间，同时通过吸附、过滤、离子交换、络合反应等物理化学作用，可以直接去除污染物。随着人类生活水平的提高，部分河道和湖泊等地表水体出现富营养化状况，磷是湖泊富营养化的限制因子，是水体修复过程中优先考虑的因素，一旦大量磷进入水体，往往引起浮游植物的迅猛生长，进而影响到饮用水安全。

除磷的方法主要有化学沉淀法、微生物法、物理吸附法等。目前在潜流型人工湿地技术中，较多地采用砾石、石灰质碎石、陶粒、火山岩等天然材料作为湿地床体填充基质，旨在强化湿地系统对磷的拦截、吸附、过滤等净化作用效果。而仿自然或表流型人工湿地区别于潜流湿地，不具备大容积的介质填充空间，对磷元素的去除作用主要在于底部土壤的吸附、植物吸收和沉淀存储。且对于表流型湿地而言，土壤介质吸附容量低且易饱和，天然土壤储存能力会很快耗尽，导致存在高效稳定除磷技术瓶颈。为了解决这个问题，研究者们尝试将除磷基质材料与人工湿地土壤进行混合，利用除磷基质材料提升人工湿地稳定、高效除磷性能。然而现有除磷基质材料除磷效果有限，因此，急需开发一种除磷基质材料，以确保仿自然或表流型人工湿地基质对磷吸附的高效性和稳定性成为人工湿地系统稳定除磷的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有仿自然或表流型人工湿地除磷基质材料除磷效果有限，将其应用到仿自然或表流型人工湿地后无法高效、稳定除磷的缺陷，进而提供一种除磷基质材料及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种除磷基质材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将膨润土、生石灰和水混合，得到混合物；所述膨润土、生石灰和水的质量比为1:(0.3-0.5):3；

2)对步骤1)得到的混合物进行热处理，所述热处理温度为150-450℃，所述热处理时间为2-6h，得到所述除磷基质材料。

优选的，所述膨润土为钠基膨润土。

优选的，步骤2)对混合物进行热处理结束后还包括将热处理后所得混合物冷却、风干至表层开裂，混合物表层喷水养护，然后再次风干至表层开裂的步骤。优选的，所述风干时间为6-8h。

优选的，步骤1)中还包括将膨润土进行纯化的步骤；所述纯化步骤包括将膨润土置于去离子水中，搅拌、静置分层，去除上层悬浮溶液，然后将下层混合物烘干，冷却干燥后备用。

优选的，所述静置时间为12-24h，所述烘干温度为60-80℃，所述烘干时间为12-24h。

优选的，步骤2)中还包括将除磷基质材料粉碎成粒径为0.075-2mm颗粒的步骤。

本发明还提供一种除磷基质材料，由上述所述的制备方法制备得到。

本发明还提供上述所述的除磷基质材料在仿自然或表流型人工湿地中的应用。

本发明还提供一种上述所述的除磷基质材料在表流型人工湿地中的应用方法，包括如下步骤：取表流型人工湿地原状土壤，将除磷基质材料与该原状土壤进行混合，混合后得到的混合基质回填至人工湿地，回填完成后表层压实即可。