CN105413623B - 一种水体内源磷吸附材料的制备方法 - Google Patents

一种水体内源磷吸附材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水体内源磷吸附材料的制备方法，步骤如下：先将水体疏浚底泥用1‑2mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥2‑4h，再碾碎后过100目筛，得到处理后的水体疏浚底泥；先将净水厂污泥用1‑2mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥2‑4h，再碾碎后过100目筛，得到处理后的净水厂污泥；将处理后的水体疏浚底泥和处理后的净水厂污泥混合，再用搅拌机混合均匀，得到混合材料，其中处理后的水体疏浚底泥与处理后的净水厂污泥的重量比为（2‑3）:1，搅拌机的搅拌速度为100RPM，搅拌时间为10min；将混合材料在550℃下灼烧2‑4h，即得水体内源磷吸附材料。本发明制备得到的吸附材料对磷吸附能力强、吸附容量大。

Description

一种水体内源磷吸附材料的制备方法
技术领域
本发明属于环境治理技术领域，尤其涉及一种水体内源磷吸附材料的制备方法。
背景技术
对于水体修复而言，如何控制内源释放已经成为了关键问题。而磷作为浮游植物生长的限制性因素，在水体修复过程中备受关注，内源磷已经成为诸多水体磷的主要来源。
内源磷释放的控制方法主要有覆盖法和底泥疏浚。前者是采用某种材料将水体与底泥隔绝，避免内源释放；后者则是将水体底泥直接疏浚，即将水体的污染源直接去掉。相比于前者，覆盖法简单易行，更多为人们采用。但是在覆盖法中，覆盖材料多种多样，而能有效、长久的吸附磷的材料则是覆盖法的关键所在。
目前，覆盖材料主要分为物理性覆盖材料和化学性覆盖材料。前者主要是通过覆盖材料将底泥与上覆水隔绝，阻断内源磷进入上覆水的途径或者降低内源磷进入上覆水的量。应用的主要材料包括干净的沙子、石子、黄土、土工布等。这些覆盖材料对释放的磷吸附能力较弱，基本不会与磷发生化学反应，其对磷释放的抑制主要是通过物理性隔绝。后者则是利用覆盖材料与磷发生化学反应的性质，将释放的磷吸附并固定，抑制其释放。应用主要材料包括沸石、改性沸石、改性方解石、生石灰、氯化铁改性高岭土等。这些覆盖材料主要是利用多孔性对磷吸附，并与磷发生反应将其固定，抑制其向上覆水释放。因此，与化学性覆盖材料相比，物理性覆盖材料对磷释放的抑制作用较差。但化学性覆盖方法也存在诸多缺点，其一，对于水体可能引入化学风险；其二，一旦材料的孔隙被堵塞，则大大降低磷吸附能力。因此，化学性覆盖方法的应用仍有诸多局限。
此外，基于疏浚底泥的有机物含量、铁锰等金属离子含量以及净水污泥中铁或铝含量，并且这些金属离子均能与与磷发生化学反应并将其固定，基于上述特性，本发明应运而生。
发明内容
解决的技术问题：针对现有的物理性覆盖方法对磷吸附能力较弱以及化学性覆盖方法存在的缺点，本发明提供一种水体内源磷吸附材料的制备方法，制备得到的吸附材料能够有效的吸附水体中的内源磷，从而为有效地控制水体富营养化提供方法。
技术方案：一种水体内源磷吸附材料的制备方法，该制备方法的步骤如下：
第一步： 先将水体疏浚底泥用1-2mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥2-4h，再碾碎后过100目筛，得到处理后的水体疏浚底泥；
第二步：先将净水厂污泥用1-2mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥2-4h，再碾碎后过100目筛，得到处理后的净水厂污泥；
第三步：将处理后的水体疏浚底泥和处理后的净水厂污泥混合，再用搅拌机混合均匀，得到混合材料，其中处理后的水体疏浚底泥与处理后的净水厂污泥的重量比为（2-3）:1，搅拌机的搅拌速度为100RPM，搅拌时间为10min；
第四步：将混合材料在550℃下灼烧2-4h，即得水体内源磷吸附材料。
上述所述的第一步中先将水体疏浚底泥用1mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥3.5h。
上述所述的第二步中先将净水厂污泥用1mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥3.5h。
上述所述的第三步中处理后的水体疏浚底泥与处理后的净水厂污泥的重量比为2:1。
上述所述的第四步中将混合材料在550℃下灼烧2.5h。
有益效果：本发明提供的一种水体内源磷吸附材料的制备方法，具有以下优点：
1.用该制备方法制备得到的水体内源磷吸附材料具有对磷吸附能力强、吸附容量大的优点，同时，入水体的金属离子主要是自然界中常见的铁盐和铝盐，不会对水体生态系统产生化学风险，与常见的多孔性覆盖材料相比，则避免了孔隙被堵塞而失效的缺点；
2. 该制备方法使用的材料来源广泛、制作简单易行，水体疏浚底泥和净水厂污泥的利用实现了废物的资源化利用，解决了水体疏浚底泥和净水厂污泥的去向问题。
具体实施方式
疏浚底泥可从被修复水体获得，净水厂污泥则从苏州高新区自来水有限公司—高新区第二水厂获得。
实施例1
一种水体内源磷吸附材料的制备方法，该制备方法的步骤如下：
（1）疏浚底泥处理
先将水体疏浚底泥用1mm铁筛网筛除大颗粒物质，再置于烘箱中，在110℃干燥3.5h，然后碾碎，用100目筛网进行筛分，得到处理后的水体疏浚底泥，称取2kg处理后的水体疏浚底泥；
（2）净水厂污泥处理
将自来水厂脱水后沉淀的污泥（Al2O3含量为23.6%）用1mm铁筛网筛除大颗粒物质，再置于烘箱中，在110℃干燥3.5h，然后碾碎，用100目筛网进行筛分，得到处理后的净水厂污泥，称取1kg处理后的净水厂污泥；
（3）水体内源磷吸附材料的制备
将2kg处理后的水体疏浚底泥和1kg处理后的净水厂污泥置于1L烧杯中，再在转速为100rpm的搅拌机中搅拌混合10min，得到混合材料，然后将混合材料置于马弗炉中，在550℃下灼烧2.5h，灼烧后取出，置于干燥皿中凉至室温，即得水体内源磷吸附材料。
利用实施例1制备得到的水体内源磷吸附材料进行吸附试验，具体步骤如下：
采用恒温振荡器作为试验装置。
分别在一系列100mL锥形瓶中加入0.5g水体内源磷吸附材料和100mL磷酸二氢钾溶液，磷酸二氢钾溶液的初始浓度分别为0.0，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00，8.00，10.00和15.00mg/L，在（25±1）℃条件下，恒温振荡24h，离心（3500rpm，20min），0.45μm过滤，测定磷酸盐浓度（平衡浓度），根据初始浓度与平衡浓度之差，计算水体内源磷吸附材料对磷酸盐的吸附量。
结果表明，该水体内源磷吸附材料对磷酸盐的最大吸附量高达1580mg/kg，
利用实施例1制备得到的水体内源磷吸附材料做苏州科技学院江枫校区曙光河污染底泥的覆盖试验
该河段水体呈重度富营养化状态（溶解性磷酸盐含量0~0.58g/L）。挖取未受扰动的污染底泥（底泥总磷含量1408mg/kg，有机质含量13%），送至实验室，将其平铺在4个实验装置（0.6m×0.6m×1.2m）底部，铺设厚度为30cm。在底泥上面分别平铺水体内源磷吸附材料、灼烧后净水污泥、灼烧后疏浚底泥和不铺设任何材料，铺设厚度为20cm。然后，分别加入自来水，水深为50cm。该实验装置有盖，每天向水体充入氮气10min（流量为5L/min，使系统处于厌氧状态（目的是加快内源磷释放）。
未铺设任何材料系统，10d，水体中溶解性磷酸盐含量达到1.25mg/L，随后一直保持在高位状态；铺设灼烧后疏浚底泥系统，30d，水体中溶解性磷酸盐含量达到0.4mg/L，随后呈缓慢上升状态；铺设灼烧后净水污泥系统，60d，水体中溶解性硫酸盐也仅有0.15mg/L，随后呈缓慢上升状态；铺设新材料系统，100d，水体中溶解性硫酸盐也仅有0.05mg/L。
该试验说明，实施例1制备得到的水体内源磷吸附材料，对内源磷释放控制效果良好，明显优于灼烧后的净水污泥和灼烧后的疏浚底泥。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种水体内源磷吸附材料的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下：
第一步： 先将水体疏浚底泥用1-2mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥2-4h，再碾碎后过100目筛，得到处理后的水体疏浚底泥；
第二步：先将净水厂污泥用1-2mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥2-4h，再碾碎后过100目筛，得到处理后的净水厂污泥；
第三步：将处理后的水体疏浚底泥和处理后的净水厂污泥混合，再用搅拌机混合均匀，得到混合材料，其中处理后的水体疏浚底泥与处理后的净水厂污泥的重量比为（2-3）:1，搅拌机的搅拌速度为100RPM，搅拌时间为10min；
第四步：将混合材料在550℃下灼烧2-4h，即得水体内源磷吸附材料。
2.根据权利要求1所述的一种水体内源磷吸附材料的制备方法，其特征在于：所述第一步中先将水体疏浚底泥用1mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥3.5h。
3.根据权利要求1所述的一种水体内源磷吸附材料的制备方法，其特征在于：所述第二步中先将净水厂污泥用1mm铁筛网过滤后，在110℃下干燥3.5h。
4.根据权利要求1所述的一种水体内源磷吸附材料的制备方法，其特征在于：所述第三步中处理后的水体疏浚底泥与处理后的净水厂污泥的重量比为2:1。
5.根据权利要求1所述的一种水体内源磷吸附材料的制备方法，其特征在于：所述第四步中将混合材料在550℃下灼烧2.5h。
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