CN111871365B - 铝锆改性沸石、制备方法及控制污染底泥中氮、磷释放的方法 - Google Patents

铝锆改性沸石、制备方法及控制污染底泥中氮、磷释放的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝锆改性沸石、制备方法及控制污染底泥中氮、磷释放的方法。本发明的目的是提供一种铝锆改性沸石、制备方法及控制污染底泥中氮、磷释放的方法。本发明的技术方案是：一种铝锆改性沸石，其特征在于：由天然沸石结合无水三氯化铝和八水氧氯化锆制成。按重量份数计算包括：天然沸石5～15份；无水三氯化铝1～5份；八水氧氯化锆0.4～1.6份。按重量份数计算包括：天然沸石10份；无水三氯化铝3份；八水氧氯化锆1份。本发明适用于水环境治理领域。

Description

铝锆改性沸石、制备方法及控制污染底泥中氮、磷释放的方法
技术领域
本发明涉及一种铝锆改性沸石、制备方法及控制污染底泥中氮、磷释放的方法。适用于水环境治理领域。
背景技术
我国水体富营养化问题严重，作为水体重要组成部分的底泥是水中氮、磷主要营养元素的重要蓄积库。当水质得到改善时，底泥中的氮、磷会向上覆水释放，使上覆水造成二级污染。因此采取合理有效地方法处理底泥对防治水体富营养化至关重要。
底泥原位覆盖，即在底泥上覆盖一层或多层清洁材料使底泥与上覆水隔开，并阻止泥中污染物向水体的释放，具有效果良好、工程造价低、对环境潜在的危害小等优点，是一种受到广泛重视的污染底泥处理技术。
目前常用的覆盖材料主要有清洁的底泥、砂子、土壤等惰性材料，但覆盖层一般较厚，会增加水体底质的体积，降低水体的水深，改变水生环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种铝锆改性沸石、制备方法及控制污染底泥中氮、磷释放的方法。
本发明所采用的技术方案是：一种铝锆改性沸石，其特征在于：由天然沸石结合无水三氯化铝和八水氧氯化锆制成。
按重量份数计算包括：
天然沸石                     5～15份；
无水三氯化铝                 1～5份；
八水氧氯化锆                 0.4～1.6份。
按重量份数计算包括：
天然沸石                     10份；
无水三氯化铝                 3份；
八水氧氯化锆                 1份。
对于某城市河道劣V类水体，采用本配比制作的铝锆改性沸石覆盖后，对氨氮的吸附量达到4.1mg/kg，对总磷的吸附量达到1.1mg/kg。
所述天然沸石粒径为0.5～1mm。
一种所述铝锆改性沸石的制备方法，其特征在于：
a、将天然沸石漂洗洗去杂质后烘干；
b、将无水三氯化铝、八水氧氯化锆和蒸馏水混合搅拌溶解形成混合溶液；
c、将漂洗烘干后的天然沸石加入到混合溶液中搅拌，调节pH至7后震荡反应；
d、反应结束后进行固液分离，将沸石烘干，将烘干后的沸石放入马弗炉焙烧，冷却后即得到铝锆改性沸石。
热处理改性温度控制在350～580℃之间，焙烧时间为90～120min。焙烧的目的是清除沸石孔穴和孔道的杂质，使孔道更畅通，使颗粒表面更加粗糙，增加其比表面积，进而增加吸附位点，从而提高沸石的吸附性能。
研究表明，沸石对氨氮的吸附量随温度的升高而缓慢增加，当温度为400℃时吸附量最大，此后随着温度的升高，对氨氮的吸附量反而减少，当温度高于500℃后，吸附量急剧减少。单独用热处理改性并不能显著提升沸石的吸附性能，更多的是将热处理作为辅助改性手段，与其他改性方法联用，从而更有效地提升沸石吸附性能。
步骤c中采用1mol/L NaOH溶液调节pH值。
步骤c中震荡反应包括在恒温水浴震荡器中以20℃下，150r/min震荡24h。
步骤d中以400℃焙烧2h。
一种控制污染底泥中氮、磷释放的方法，其特征在于：在底泥上覆盖所述的铝锆改性沸石。
一种控制污染底泥中氮、磷释放的方法，其特征在于：在底泥上覆盖所述制备方法制备的铝锆改性沸石。
本发明的有益效果是：本发明原材料成本较低、工艺简单、制备方法、易操作，具有良好的应用前景。铝锆改性沸石结合了铝改性沸石和锆改性沸石的特点，能够显著提高单独铝或锆改性的效果，可以有效地控制底泥中磷的释放，进而减少了上覆水中磷的浓度，同时又有吸附氨氮的效果，自然条件下可能对于控制富营养化水体中底泥氨氮、磷的释放具有良好的控制效果。本发明制备出的铝锆改性沸石吸附容量大，能有效且持续的控制富营养化湖泊底泥中氮、磷的释放，有效解决了当水质得到改善时，底泥中的氮、磷会向上覆水释放，使上覆水造成二级污染问题。
附图说明
图1为实施例的使用状态示意图。
图2为实施中铝锆改性沸石的扫描电子显微镜表征图。
图3为实施例中实验验证铝锆改性沸石对底泥中氮释放的控制效果图。
图4为实施例中实验验证铝锆改性沸石对底泥中磷释放的控制效果图。
图5为实施例中不同改性沸石对氨氮的等温吸附线。
图6为实施例中不同改性沸石对总磷的等温吸附线。
具体实施方式
本实施例为一种控制污染底泥中氮、磷释放的方法，在底泥原位覆盖铝锆改性沸石。
本例中铝锆改性沸石按重量份数计算包括包括粒径0.5～1mm的天然沸石10份，无水三氯化铝3份，八水氧氯化锆1份，蒸馏水50份。
本例中原位覆盖材料2的制备方法步骤如下：
a、按上述重量份数，将天然沸石漂洗2～3次洗去杂质后，置于105℃烘箱内烘干；
b、按上述重量份数，将无水三氯化铝、八水氧氯化锆和蒸馏水按配比混合搅拌溶解形成混合溶液；
c、将漂洗烘干后的天然沸石加入到混合溶液中搅拌，用1mol/L NaOH溶液调节pH至7后，在恒温水浴震荡器中以20℃下，150r/min震荡反应24h；
d、反应结束后进行固液分离，将沸石置于105℃烘箱内烘干，将烘干后的沸石放入马弗炉以400℃焙烧2h，冷却后即得到铝锆改性沸石。图2为原位覆盖材料的扫描电子显微镜表征图。
本实施例在使用时，将原位覆盖材料覆盖于富营养化湖泊中被污染的底泥上，覆盖厚度为0.5cm，能够持续有效地控制富营养化污染湖泊底泥中氮、磷向上覆水的释放，同时缓冲能力较强，避免扰动情况下出现上浮。
本实施例中富营养化污染湖泊底泥原位覆盖材料对底泥中氮、磷释放的控制效果：实验在直径为10cm，高度为25cm的透明塑料圆筒内进行，底部为3cm厚的当地湖泊中的底泥，覆盖材料厚度为0.5cm，上覆水为1.2L自来水。实验进行1、2、3、5、7、10、15、20、25、30天，定期在圆筒水面以下30cm处采集水样进行检测，检测指标为上覆水氨氮、磷酸盐浓度，实验结果见图3和图4所示，本例中的原位覆盖材料能持续有效地控制富营养化污染湖泊底泥中氮、磷向上覆水的释放。

Claims (6)

1.一种控制污染底泥中氮、磷释放的方法，其特征在于：在底泥上覆盖铝锆改性沸石；
所述一种铝锆改性沸石，由天然沸石结合无水三氯化铝和八水氧氯化锆制成，按重量份数计算包括：
天然沸石5～15份；
无水三氯化铝1～5份；
八水氧氯化锆0.4～1.6份；
所述铝锆改性沸石的制备方法，包括：
a、将天然沸石漂洗洗去杂质后烘干；
b、将无水三氯化铝、八水氧氯化锆和蒸馏水混合搅拌溶解形成混合溶液；
c、将漂洗烘干后的天然沸石加入到混合溶液中搅拌，调节pH至7后震荡反应；
d、反应结束后进行固液分离，将沸石烘干，将烘干后的沸石放入马弗炉焙烧，冷却后即得到铝锆改性沸石。
2.根据权利要求1所述控制污染底泥中氮、磷释放的方法，其特征在于：按重量份数计算包括：
天然沸石10份；
无水三氯化铝3份；
八水氧氯化锆1份。
3.根据权利要求1所述控制污染底泥中氮、磷释放的方法，其特征在于：所述天然沸石粒径为0.5～1mm。
4.根据权利要求1所述控制污染底泥中氮、磷释放的方法，其特征在于：步骤c中采用1mol/L NaOH溶液调节pH值。
5.根据权利要求1所述的控制污染底泥中氮、磷释放的方法，其特征在于：步骤c中震荡反应包括在恒温水浴震荡器中以20℃下，150r/min震荡24h。
6.根据权利要求1所述的控制污染底泥中氮、磷释放的方法，其特征在于：步骤d中以400℃焙烧2h。
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