CN113003872A - 一种集控磷与缓释氧一体化处理剂及其制备与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集控磷与缓释氧一体化处理剂及其制备与应用，处理剂包括硬脂酸、过氧化钙、膨润土、水泥、细沙和小分子有机酸，硬脂酸作为包埋剂，硬脂酸将过氧化钙和膨润土混合包埋，水泥作为塑性剂。制备方法具体为：(1)向乙醇中加入硬脂酸和水，加热搅拌至硬脂酸完全溶解，得到均质含硬脂酸的透明溶液；(2)向透明溶液中加入过氧化钙，搅拌均匀；(3)继续往溶液中加入膨润土、水泥和细沙，搅拌均匀；(4)再往溶液中加入小分子有机酸，搅拌均匀至粘稠状，之后取出压制成型，经干燥去水后得到一体化处理剂。与现有技术相比，本发明处理剂具有长效、缓释的效果，能够持续吸附处理污染物、控制底泥中的磷向水体释放和缓慢释放氧气。

Description

一种集控磷与缓释氧一体化处理剂及其制备与应用
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种集控磷与缓释氧一体化处理剂及其制备与应用。
背景技术
随着我国城市经济的快速发展及人们日常生活水平的提高，人们对城市河道景观质量的要求也越来越高。但由于老城区不完善的雨污水分流系统，城市中仍然存在部分工业废水或生活污水以及地表径流中的植物营养物质未经处理而向自然水体排放的现象，并由此导致水体中营养物质累积，溶解氧锐减，透明度降低，使得水体的富营养化程度依然非常严重，进而引发水体藻类爆发；对于河道水体，特别是流动性缓慢的城市内河水体逐渐丧失自净能力，从而使河道水体发生黑臭现象。
水体富营养化及黑臭现象是指在人类活动的影响下，生物生存所需的氮、磷等营养物质大量进入河口、湖泊、海湾、城市河道等水体中，引起了藻类及其它浮游生物的迅速生长繁殖，造成水体溶解氧(DO)浓度降低、透明度下降、水质变差的现象。水体的富营养化及黑臭现象主要与氮、磷等营养盐含量及DO密切相关，富营养化及黑臭河道的防治过程，实质上就是通过控制或调节诱发富营养化和黑臭发生的主要条件，从而抑制富营养化及黑臭情况的发生。在各种影响富营养化及黑臭河道的因素中，磷和水体中的DO是关键性的限制因素。
治理富营养化及黑臭河道的措施主要是控制外源性营养盐的输入和内源性营养盐的释放，并保持水体良好的好氧环境。近年来随着相关法律法规政策的出台及截污工程等措施的实施，外源性污染物的输入有所减少，而底泥中内源性营养盐的释放对水体营养水平的重要影响开始凸显出来。底泥中内源性营养盐的释放对水体富营养化及黑臭河道的修复起着决定性的作用，同时因地表径流而引起的有机物及营养盐的输入也至关重要。因此针对上述含有大量内源有机物和氮磷营养物质的富营养化水体或黑臭河道，开发低耗、高效的水处理技术成为现阶段水体环境治理研究的重点和难点。相比于氧化处理、生物处理等技术，具有长效吸附作用、可固化营养盐、且可长效缓慢释氧功能的创新型处理剂开发势在必行。为此，本发明着力于开发一种改善富营养化水体及黑臭河道的集控磷与缓释氧一体化的处理剂。
专利CN102408151A公开了一种底泥磷释放抑制剂，所述底泥磷释放抑制剂各组分质量百分含量为：金属过氧化物50％～80％、硬脂酸1％～10％、聚乙二醇40001％～10％、40-200目增重材料15％～30％；所述的金属过氧化物是指包括过氧化钙和过氧化镁中的任意一种或两者的混合物；所述的增重材料是包括石英砂、水泥等在内的一般常用增重材料的一种或其混合物。本发明在探究处理剂对控磷和释氧的同时，对处理剂的长期循环利用性也进行了考察。专利CN102408151A中使用较多无色有毒四氯化碳作为溶剂，集中式生活饮用水地表水源地四氯化碳的标准限值为0.002mg L-1，易挥发的四氯化碳在制备过程中可能会危害身体健康且回收过程较为不便。过氧化钙释氧过程中产生氢氧化钙，会使水体变成碱性，而本发明使用小分子有机酸作为缓冲剂，对pH具有缓冲作用，使水体成为弱碱性。专利CN102408151A中利用CaO2与水生成Ca(OH)2吸附上覆水的PO4 3-，而本发明不仅利用Ca(OH)2吸附上水中的PO4 3-，还利用Al(OH)3、Fe(OH)3改变磷形态来达到水体除磷和底泥控磷的双重效果。除此以外，本发明在考察处理剂抑制底泥磷释放的过程中，还分析了底泥中不同形态磷的转化以及处理剂对磷的吸附量，在控磷机理上存在差异。
发明内容
本发明的目的就是提供一种集控磷与缓释氧一体化处理剂。
本发明的第二个目的是提供一种集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种集控磷与缓释氧一体化处理剂的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，所述处理剂包括硬脂酸(简称为SA)、过氧化钙、膨润土、水泥、细沙和小分子有机酸，所述硬脂酸作为包埋剂，所述水泥同时作为包埋剂和塑性剂，所述细沙作为造孔剂，所述小分子有机酸作为缓冲剂，所述硬脂酸与水泥混合共同将过氧化钙、膨润土、细沙和小分子有机酸混合包埋，。
所述处理剂中，硬脂酸、过氧化钙、膨润土、水泥、细沙和小分子有机酸的质量比为(0.585～3.5)g:(2.5～9)g:(1.5～3.5)g:(12～20)g:(8～14)g:(0.5～1.0)g。
优选地，所述处理剂中，硬脂酸、过氧化钙、膨润土、水泥、细沙和小分子有机酸的质量比为(0.585～3.5)g:(2.5～9)g:1.5g:14g:10g:0.6g。
一种如上述所述的集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
(1)向乙醇中加入硬脂酸和水，加热搅拌至硬脂酸完全溶解，得到均质含硬脂酸的透明溶液；
(2)向步骤(1)得到的透明溶液中加入过氧化钙，搅拌均匀；
(3)继续往步骤(2)得到的溶液中加入膨润土、水泥和细沙，搅拌均匀；
(4)再往步骤(3)得到的溶液中加入小分子有机酸，搅拌均匀至粘稠状，之后取出压制成型，经干燥后得到所述集控磷与缓释氧一体化处理剂。
步骤(1)中，硬脂酸、乙醇和水的质量体积比为(0.585～3.5)g:(5～10)mL:(5～15)mL，乙醇采用无水乙醇。
步骤(1)中，加热的温度为40～60℃，加热的时间为5～10min。
步骤(1)中，采用磁力搅拌。
步骤(2)中，在室温下搅拌。
步骤(3)中，在室温下搅拌。
步骤(3)中，在搅拌的过程中继续加入乙醇和水。
步骤(3)中，乙醇和水的加入量比为(5～10)mL:(5～10)mL。
步骤(4)中，所述小分子有机酸选自草酸、谷氨酸或半胱氨酸中的一种或多种。
步骤(4)中，干燥过程具体为：自然风干5～8h。
步骤(4)中，压制成型具体为：将呈粘稠状的混合物压制成具有固定形状的固态处理。
所述固定形状包括直径与高均为1～3cm的圆柱型。
一种如上述所述的集控磷与缓释氧一体化处理剂在水处理领域的应用，具体用于改善含磷水体的富营养化现象及河道黑臭的情况。该处理剂可以循环利用，对于不同含磷浓度的水体均具有优异的净化效果和释氧效果，在其他变量保持不变的情况下，水体的流速对于处理剂的处理效果比较有影响，处理剂在低流速下的净化效果远远高于在高流速下的净化效果，流速对于释氧效果的影响较低，处理剂在低流速下的释氧效果也高于在高流速下的释氧效果。
本发明方法中，利用硬脂酸亲水性差的特性，制备时先将硬脂酸溶解于无水乙醇中，利用溶剂挥发法去除无水乙醇，随着无水乙醇的挥发，以及之后其他组成(包括过氧化钙、膨润土、水泥、细沙等)的加入最终形成集控磷与缓释氧一体化处理剂。本发明制备的处理剂所使用的包埋剂为硬脂酸，硬脂酸将过氧化钙和膨润土混合包埋，水泥作为塑性剂，膨润土作为填充物，细沙起造孔作用，小分子有机酸起缓冲pH作用。将处理剂加入到富营养化水体或黑臭河道中，因细沙的造孔作用，处理剂缓慢释放过氧化钙，过氧化钙遇水释放氧气，使水体底泥长期处于好氧状态，提高底水界面好氧微生物的活性，促进底泥及水体中有机污染物的好氧降解，有效防止河道黑臭；同时，过氧化钙遇水分解生成Ca(OH)2，处理剂中过氧化钙含有的Ca、膨润土含有的Al以及水泥含有的Fe(硅酸盐水泥中一般都含有Fe)具有吸附和离子交换性能，对磷也有较强的吸附作用，并形成相应的钙磷和铝磷等稳定形态，固化后的钙磷和铝磷等会有部分在底泥也有部分在处理剂中，从而可以有效吸附水体中的磷以及控制底泥中的磷向水体中释放，净化水体效果显著。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.集控磷与缓释氧一体化处理剂可有效吸附水体中的磷，并将底泥中释放的内源磷及时转变为钙磷和铝磷等稳定形态，起到固化、控磷的效果，对水体底泥释磷具有抑制效果；
2.增加河道底部溶解氧浓度，提供好氧微生物良好环境，达到促进底泥中内源性磷形态的转变，防止河道黑臭发生，改善水体的富营养化；
3.最终实现改善富营养化水体及黑臭河道的水质。
本发明的处理剂具有长效、缓释的效果，能够持续吸附处理污染物、控制底泥中的磷向水体释放和缓慢释放氧气，从而使水体在较长时间范围内保持良好的状态，增加水体、特别是泥水界面处的溶解氧，从而使水体保持良好的好氧状态，特别适用于藻类易爆发季节的前期预防，防止藻类爆发及防止河道黑臭现象的发生。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的集控磷与缓释氧一体化处理剂的实物图片；
图2为本发明实施例1制备的集控磷与缓释氧一体化处理剂的扫描电镜图；
图3为实施例1的考察1中将处理剂加入含磷水体中28天内水体总磷(TP)含量的变化曲线图；
图4为实施例1的考察1中将处理剂加入含磷水体中28天内水体中溶解氧(DO)含量的变化曲线图；
图5为实施例1的考察2中将处理剂多次循环利用处理含磷水体时水体中总磷(TP)含量的变化曲线图；
图6为实施例1的考察2中将处理剂多次循环利用处理含磷水体时水体中溶解氧(DO)含量的变化曲线图；
图7为实施例1的考察3中在处理剂作用下底泥中各形态磷含量随时间的变化图；
图8为实施例1的考察3中吸附后的处理剂中各形态磷所占比例图；
图9为实施例1的考察5中实验组和空白组总磷(TP)含量的变化曲线图；
图10为实施例1的考察5中实验组和空白组溶解氧(DO)含量的变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，包括硬脂酸、水、过氧化钙、膨润土、水泥、细沙和小分子有机酸，硬脂酸作为包埋剂，水泥同时作为包埋剂和塑性剂，细沙作为造孔剂，小分子有机酸作为缓冲剂，硬脂酸与水泥共同将过氧化钙、膨润土、细沙和小分子有机酸混合包埋，硬脂酸的质量分数为6.6％，过氧化钙的质量分数为19.8％，膨润土的质量分数为4.2％，水泥的质量分数为39.5％，细沙的质量分数为28.2％，小分子有机酸的质量分数为1.7％。
该处理剂采用以下制备方法制备得到：在温度为50℃条件下，向5mL无水乙醇中加入2.34g硬脂酸粉末和10mL水，磁力搅拌5min至均质透明；向上述均质硬脂酸透明溶液中投加7g过氧化钙粉末，在室温下搅拌均匀至均质胶状，再加入1.5g膨润土、14g水泥、10g细沙、10mL水和5mL乙醇，在室温条件下搅拌均匀，最后加入0.6g草酸，搅拌均匀至粘稠状，压制呈直径与高均为1～3cm的圆柱型，在干燥条件下风干6小时，制得一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，该处理剂的实物图如图1所示，扫描电镜图如图2所示，从图2中可看到，处理剂表面较为光滑。
考察1：将本实施例1制得的集控磷与缓释氧一体化处理剂加入到含磷的污染水体中考察处理剂对水体中磷的去除效果以及释氧效果。
考察过程具体为：反应温度保持室温25℃，在超纯水中加入磷酸二氢钾配制1L磷初始浓度为1.91mg L-1的溶液，向其中投加15g处理剂。如图3所示，11天后磷浓度为1.45mgL-1，28天后磷浓度为0.34mg L-1，28天内磷去除率达到82％。如图4所示，在磷和溶解氧初始浓度分别为1.91mg L-1、0mg L-1的水体中投加15g处理剂，3天后溶解氧浓度迅速增多至10mg L-1，28天后溶解氧浓度依然维持在6mg L-1以上。
结论：本发明的集控磷与缓释氧一体化处理剂能够有效去除水体中的磷，并具有长期释氧效果。
考察2：将本实施例1制得的集控磷与缓释氧一体化处理剂加入到含磷的污染水体中考察处理剂对水体中磷的去除效果以及释氧效果，并每隔7天更换受磷污染的水体，考察处理剂多次循环使用对磷的去除效果以及释氧效果。
考察过程具体为：温度保持25℃，在超纯水中加入磷酸二氢钾配制1L磷初始浓度为1.91mg L-1的溶液，DO初始浓度为0mg L-1。向该水体中投加15g处理剂，反应7天后，水体中磷和DO的最终浓度分别为1.69mg L-1和9mg L-1，磷的去除率达11.6％；更换反应器中的受磷污染的水体(第1次循环利用处理剂，处理剂无需干燥，继续使用)，水体中磷初始浓度为1.91mg L-1，反应7天后，水体中磷和DO的最终浓度分别为0.53mg L-1和8.3mg L-1，磷的去除率达72.3％；更换反应器中的受磷污染的水体(第2次循环利用处理剂，处理剂无需干燥，继续使用)，水体中磷初始浓度为1.91mg L-1，反应7天后，水体中磷和DO的最终浓度分别为0.16mg L-1和6.7mg L-1，磷的去除率达91.7％；更换反应器中的受磷污染的水体(第3次循环利用处理剂，处理剂无需干燥，继续使用)，水体中磷初始浓度为1.91mg L-1，反应7天后，水体中磷和DO的最终浓度分别为0.16mg L-1和6.7mg L-1，磷的去除率达91.7％。具体结果如图5、6所示。
结论：多次循环利用的处理剂仍具有高效的磷去除能力以及释氧能力，表明处理剂具有较好的循环利用性。
考察3：将本实施例1制得的处理剂投加到河道模拟反应器中考察处理剂对不同磷浓度的实际河水的净化效果。
考察过程具体为：温度保持25℃，在模拟反应器底部投加厚度3～4cm实施例1制得的处理剂。河水采自于上海市城内某河道，河水中DO的初始浓度为5.3mg L-1，在实际河水中加入磷酸二氢钾配制得到磷初始浓度分别为0.76mg L-1、1.22mg L-1、2.07mg L-1的河水，不同磷初始浓度的河水以30mL h-1的速度流经河道模拟反应器后，水体中磷的出水浓度分别为0.21mg L-1、0.31mg L-1、0.57mg L-1，磷去除率分别为72.4％、74.6％、72.5％；出水DO浓度分别为7.7mg L-1、8.0mg L-1、8.4mg L-1。具体结果如表1所示。
表1.不同进水磷浓度下的处理效果
Figure BDA0002964229590000071
结论：集控磷与缓释氧一体化处理剂对含不同磷浓度实际河水均具有良好的磷去除效果以及增加水体溶解氧的效果。
考察4：将本实施例1制得的处理剂投加到河道模拟反应器中考察不同流速下处理剂对实际河水的净化效果。
考察过程具体为：温度保持25℃，在模拟反应器底部投加厚度3～4cm实施例1制得的处理剂，河水采自于上海市城内某河道的河水，实际河水中磷初始浓度为2.07mg L-1，DO初始浓度为4.5mg L-1，以不同流速经过河道模拟反应器。当实际河水以30mL h-1流经模拟反应器后，出水中磷和DO的浓度分别为0.57mg L-1、8.3mg L-1，磷去除率达72.5％；当实际河水以120mL h-1流经模拟反应器后，出水中磷和DO的浓度分别为1.53mg L-1、7.2mg L-1，磷去除率达22.3％；当实际河水以240mL h-1流经模拟反应器后，出水中磷和DO的浓度分别为1.72mg L-1、6.3mg L-1，磷去除率达17.0％。具体结果如表2所示。
表2.河水流动速度对磷去除及DO的影响
Figure BDA0002964229590000072
结论：河水的流动速度越小，对磷的去除效果越好，对出水溶解氧浓度的提升越大。
考察5：考察实施例1制得的处理剂对底泥释磷控制的影响。
考察过程具体为：实验组：温度保持25℃，在河道模拟反应器底部铺上厚度5～6cm的底泥，使用的底泥采自于上海市城内某河道的表层底泥，该底泥中各形态磷的含量如图7所示，其中，Cl-P为0.0305mg g-1，Fe-P为0.0.14mg g-1，Al-P为0.196mg g-1，Ca-P为1.63mgg-1，Oth-P为0.643mg g-1。在底泥表层覆盖一层本实施例1制得的处理剂，河水采自于上海市城内某河道，进水DO初始浓度为4.6mg L-1，进水磷浓度为0.44mg L-1，实际河水以180mLh-1连续流经模拟反应器，14天后底泥中各形态磷的含量如图7所示，可看到，底泥中的各种形态的磷的总量增多，其中，Cl-P为0.138mg g-1，Fe-P为0.158mg g-1，Al-P为0.28mg g-1，Ca-P为2.27mg g-1，Oth-P为0.958mg g-1。28天内出水磷的浓度在0.15～0.34mg L-1之间，磷去除率在22.8～66.0％之间，具体是：最初开始出水磷的浓度为0.15mg L-1，磷去除率为66.0％，随着时间的增长，处理剂的控磷与缓释氧效果慢慢减弱，但仍然具有较好的控磷与缓释氧效果，到28天时，出水磷的浓度为0.34mg L-1，磷去除率为22.8％，出水DO浓度在此段期间基本维持在2～3mg L-1，底泥中各形态磷的含量如图7所示，其中，Cl-P为0.225mg g-1，Fe-P为0.159mg g-1，Al-P为0.372mg g-1，Ca-P为2.74mg g-1，Oth-P为1.38mg g-1。
从图7中可以看出，处理剂使底泥表层中的其他形态磷向Ca-P、Al-P等较稳定形态磷转变；28天后，处理剂对磷的吸附量为平均为4.36mg g-1，其中Cl-P为0.0645mg g-1、Fe-P为0.0036mg g-1、Al-P为1.04mg g-1、Ca-P为1.0mg g-1、Oth-P为2.2519mg g-1，各形态磷所占的比例如图8所示(由于Fe-P的比例较小，图8的饼图中Fe-P不明显)。
空白组：温度保持25℃，在河道模拟反应器底部铺上厚度5～6cm的底泥，使用的底泥采自于上海市城内某河道的表层底泥，底泥上不加处理剂进行空白组试验，河水采自于上海市城内某河道，进水DO初始浓度为4.6mg L-1，进水磷浓度为0.44mg L-1，实际河水以180mL h-1连续流经模拟反应器，28天内出水磷的浓度为0.46～0.50mg L-1，比进水中的磷浓度略有增加，说明部分底泥中的磷释放到了水体中；DO浓度基本维持在0.5mg L-1以下。图9为实验组和空白组对比的出水总磷(TP)含量变化曲线图(图9中的实验组进水的曲线同时也为空白组进水的曲线)，图10为实验组和空白组对比的出水溶解氧(DO)含量变化曲线图。
结论：处理剂在复杂河道水体条件下具备抑制底泥释磷的作用，并促进了水体溶解氧的增加，可避免黑臭河道现象的发生。
考察6：将实施例1制得的处理剂投加到河道模拟反应器中，考察不同流速河水对底泥释磷控制的影响。
考察过程具体为：温度保持25℃，在河道模拟反应器底部铺上厚度5～6cm的底泥，使用的底泥采自于上海市城内某河道的表层底泥，底泥表层覆盖一层实施例1制得的处理剂，河水采自于上海市城内某河道，模拟河道反应器进水的实际河水磷初始浓度为0.68mgL-1，以600mL h-1流经模拟反应器后，出水中磷的浓度为0.26mg L-1，磷去除率达61.8％；以960mL h-1流经模拟反应器后，出水中磷的浓度为0.3mg L-1，磷去除率达55.9％；以1920mLh-1流经模拟反应器后，出水中磷的浓度为0.4mg L-1，磷去除率达41.2％；以3900mL h-1流经模拟反应器后，出水中磷的浓度为0.45mg L-1，磷去除率达33.9％。同时，在各种流速条件下出水溶解氧浓度均得到显著提升。具体结果如表3所示。
表3.处理剂对不同流速河水条件下底泥释磷控制和水体溶解氧的影响
Figure BDA0002964229590000091
结论：实际河水试验结果表明，该集控磷与缓释氧一体化处理剂在复杂河道水体条件下仍具备良好的去除水体中磷的能力，并显著提升水体中的溶解氧浓度，具有实际应用价值。
实施例2
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了过氧化钙的质量分数为8％，即加入的过氧化钙粉末的质量为2.5g之外，其余均与实施例1相同。
实施例3
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了过氧化钙的质量分数为13％，即加入的过氧化钙粉末的质量为4.3g之外，其余均与实施例1相同。
实施例4
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了过氧化钙的质量分数为18％，即加入的过氧化钙粉末的质量为6.2g之外，其余均与实施例1相同。
实施例5
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了过氧化钙的质量分数为24％，即加入的过氧化钙粉末的质量为9g之外，其余均与实施例1相同。
为了考察不同质量分数过氧化钙的处理剂对磷的去除效果以及释氧效果的影响，将实施例2、实施例3、实施例4和实施例5制得的处理剂进行测试。
测试过程具体为：反应温度保持室温25℃，在超纯水中加入磷酸二氢钾配制1L磷初始浓度为2.10mg L-1的溶液，该溶液中DO初始浓度为0mg L-1，向其中投加不同质量分数过氧化钙的处理剂。CaO2质量分数为8％时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.45mgL-1和8.1mg L-1，磷的去除率达78.6％；CaO2质量分数为13％时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.38mg L-1和8.4mg L-1，磷的去除率达82.0％；CaO2质量分数为18％时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.32mg L-1和8.1mg L-1，磷的去除率达84.8％；CaO2质量分数为24％时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.27mg L-1和9.2mg L-1，磷的去除率达87.2％。具体结果如表5所示。
表5.不同CaO2质量分数对磷去除和水体中DO的影响
Figure BDA0002964229590000101
结论：集控磷与缓释氧一体化处理剂中过氧化钙的质量分数越大，磷的去除效果越好，可根据具体的水质进行材料比例的调整以达到最优的处理效果。
实施例6
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了SA的质量分数为1.7％，即加入的SA的质量为0.585g之外，其余均与实施例1相同。
实施例7
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了SA的质量分数为3.4％，即加入的SA的质量为1.17g之外，其余均与实施例1相同。
实施例8
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了SA的质量分数为6.6％，即加入的SA的质量为2.33g之外，其余均与实施例1相同。
实施例9
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了SA的质量分数为9.6％，即加入的SA的质量为3.5g之外，其余均与实施例1相同。
为了考察不同质量分数SA的处理剂对磷的去除效果以及释氧效果的影响，将实施例6、实施例7、实施例8和实施例9制得的处理剂进行测试。
测试过程具体为：反应温度保持室温25℃，在超纯水中加入磷酸二氢钾配制1L磷初始浓度为1.91mg L-1的溶液，该溶液中DO初始浓度为0mg L-1，向其中投加不同质量分数SA的处理剂。SA质量分数为1.7％时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.34mg L-1和7.1mg L-1，磷的去除率达82.2％；SA质量分数为3.4％时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.40mg L-1和8.5mg L-1，磷的去除率达79.1％；SA质量分数为6.6％时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.48mg L-1和8.7mg L-1，磷的去除率达74.9％；SA质量分数为9.6％时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.51mg L-1和8.6mg L-1，磷的去除率达73.3％。具体结果如表6所示。
表6.不同SA质量分数对磷去除和水体中DO的影响
Figure BDA0002964229590000111
结论：集控磷与缓释氧一体化处理剂中SA的质量分数越小，磷的去除效果越好，可根据具体的水质进行材料比例的调整以达到最优的处理效果。
实施例10
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，与实施例1相同。
实施例11
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了小分子有机酸为谷氨酸之外，其余均与实施例1相同。
实施例12
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了小分子有机酸为半胱氨酸之外，其余均与实施例1相同。
为了考察不同小分子有机酸的处理剂对磷的去除效果以及释氧效果的影响，将实施例10、实施例11、实施例12制得的处理剂进行测试。
测试过程具体为：反应温度保持室温25℃，在超纯水中加入磷酸二氢钾配制1L磷初始浓度为2.10mg L-1的溶液，该溶液中DO初始浓度为0mg L-1，向其中投加不同小分子有机酸的处理剂。小分子有机酸为草酸时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.38mg L-1和8.0mg L-1，pH为8.28，磷的去除率达82.0％。小分子有机酸为谷氨酸时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.49mg L-1和7.8mg L-1，pH为8.36，磷的去除率达76.7％；小分子有机酸为半胱氨酸时，28天后水体中磷和DO的最终浓度分别为0.51mg L-1和7.6mg L-1，pH为8.59，磷的去除率达75.8％；具体结果如表7所示。
表7.不同小分子有机酸对水体的磷去除和水体中DO、pH的影响
Figure BDA0002964229590000121
结论：不同小分子酸的处理剂对水体修复均有效果，可根据具体的水质进行选择以达到最优的处理效果。
实施例13
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了第一次加入的无水乙醇的体积量为10mL，膨润土的质量为3.5g之外，其余均与实施例1相同。
实施例14
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了第一次加入的水的体积量为15mL，水泥的质量为20g之外，其余均与实施例1相同。
实施例15
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了加热温度为40℃，加热时间为10min，水泥的质量为12g之外，其余均与实施例1相同。
实施例16
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了第一次加入的水的体积量为5mL，加热温度为60℃，加热时间为7min，细沙的质量为8g之外，其余均与实施例1相同。
实施例17
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了细沙的质量为14g，第二次加入的水的体积量为5mL，自然风干5h之外，其余均与实施例1相同。
实施例18
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了草酸的质量为0.5g，第二次加入的乙醇的体积量为10mL之外，其余均与实施例1相同。
实施例19
一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，除了草酸的质量为1.0g，自然风干8h之外，其余均与实施例1相同。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，其特征在于，所述处理剂包括硬脂酸、过氧化钙、膨润土、水泥、细沙和小分子有机酸，所述硬脂酸作为包埋剂，所述水泥同时作为包埋剂和塑形剂，所述细沙作为造孔剂，所述小分子有机酸作为缓冲剂，所述硬脂酸与水泥混合共同将过氧化钙、膨润土、细沙和小分子有机酸混合包埋。
2.根据权利要求1所述的一种集控磷与缓释氧一体化处理剂，其特征在于，所述处理剂中，硬脂酸、过氧化钙、膨润土、水泥、细沙和小分子有机酸的质量比为(0.585～3.5)g:(2.5～9)g:(1.5～3.5)g:(12～20)g:(8～14)g:(0.5～1.0)g。
3.一种如权利要求1或2所述的集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
(1)向乙醇中加入硬脂酸和水，加热搅拌至硬脂酸完全溶解，得到均质含硬脂酸的透明溶液；
(2)向步骤(1)得到的透明溶液中加入过氧化钙，搅拌均匀；
(3)继续往步骤(2)得到的溶液中加入膨润土、水泥和细沙，搅拌均匀；
(4)再往步骤(3)得到的溶液中加入小分子有机酸，搅拌均匀至粘稠状，之后取出压制成型，经干燥后得到所述集控磷与缓释氧一体化处理剂。
4.根据权利要求3所述的一种集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硬脂酸、乙醇和水的质量体积比为(0.585～3.5)g:(5～10)mL:(5～15)mL。
5.根据权利要求3所述的一种集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，加热的温度为40～60℃，加热的时间为5～10min；
步骤(1)中，采用磁力搅拌。
6.根据权利要求3所述的一种集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在室温下搅拌；
步骤(3)中，在室温下搅拌。
7.根据权利要求3所述的一种集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，步骤(3)中，在搅拌的过程中继续加入乙醇和水。
8.根据权利要求3所述的一种集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，步骤(4)中，所述小分子有机酸选自草酸、谷氨酸或半胱氨酸中的一种或多种。
9.根据权利要求3所述的一种集控磷与缓释氧一体化处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，干燥过程具体为：自然风干5～8h。
10.一种如权利要求1或2所述的集控磷与缓释氧一体化处理剂在水处理领域的应用。
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