本發(fā)明專利技術(shù)是一種硅藻土改性吸附材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)的硅藻土改性吸附材料，是用羥基氧化鐵溶液直接負(fù)載在經(jīng)酸洗預(yù)處理過的硅藻原土上、并經(jīng)干燥的硅藻土。本發(fā)明專利技術(shù)的硅藻土改性吸附材料不僅使改性后的硅藻土微孔和表面粗糙度發(fā)生明顯變化，比表面積增大了10倍，而且負(fù)載在硅藻土上的羥基氧化鐵在低pH值范圍內(nèi)溶液中，H+與其結(jié)構(gòu)中O2-有極強(qiáng)的親和力，F(xiàn)e3+釋放至溶液中，使其溶解度增高，吸附能力增強(qiáng),比較適應(yīng)于偏酸性水體的去污研究，在處理珠江流域富營(yíng)養(yǎng)化水體中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明專利技術(shù)的硅藻土改性吸附材料的制備方法操作方便、工藝簡(jiǎn)單,且成本低廉。本發(fā)明專利技術(shù)硅藻土改性吸附材料的應(yīng)用方便實(shí)用。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)是一種硅藻土改性吸附材料及其制備方法和應(yīng)用，特別是一種用于富營(yíng)養(yǎng) 化水體中除磷的硅藻土改性吸附材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于硅藻土改性吸附材料及 其制備方法和應(yīng)用的改造技術(shù)。
技術(shù)介紹
自20世紀(jì)以來，工業(yè)廢水和生活污水的排放水體、化肥的使用量增加以及肥料的 流失引起了水體的富營(yíng)養(yǎng)化。富營(yíng)養(yǎng)化是當(dāng)今世界面臨的一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問題。在我國(guó)大 于IKm2的2300多個(gè)天然湖泊中，24%介于富營(yíng)養(yǎng)化與高度富營(yíng)養(yǎng)化之間，3 介于中營(yíng)養(yǎng) 化與富營(yíng)養(yǎng)化之間。從世界范圍來說，30% 40%的湖庫(kù)遭受不同程度影響。產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化 的過量營(yíng)養(yǎng)物將導(dǎo)致一系列問題，如分泌毒素藻華的產(chǎn)生、氧的減少、魚的死亡、生物多樣 性的喪失、水生植物床和珊瑚礁的失去，此外，營(yíng)養(yǎng)物的富集使水生生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化，使 得日常生活與生產(chǎn)用水也受到損害，間接影響人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。由于富營(yíng)養(yǎng)化危害大，世界上許多國(guó)家投入了大量資金予以治理，在國(guó)內(nèi)有人在 解決水體富營(yíng)養(yǎng)化這方面做過了研究如林建偉，朱志良等提出的天然沸石和方解石復(fù)合 覆蓋控制底泥氮磷釋放新技術(shù)，不僅可以有效抑制底泥氨氮釋放，也可以有效抑制磷的釋 放，與沸石方解石混合均勻覆蓋情況相比，先覆蓋沸石后覆蓋方解石對(duì)底泥磷釋放的效果 也略有提高；還有如錢光人，于義忠等用天然碳酸鹽巖石或鈣工業(yè)副產(chǎn)物，稀土尾礦鈰鹽 或鑭鹽或稀土氧化物，無機(jī)膠凝材料或有機(jī)高分子粘結(jié)劑按65 75%，10 15%，15 25% 攪拌混合、洗滌、干燥，最終制得的顆粒狀帽封材料，可以自形成一層阻隔吸附層，阻止水體 污染底泥的磷酸鹽向水體的釋放。還有，相互中投加化學(xué)劑(鋁鹽、明礬、氧化鈣等)來加速 磷的惰性化，從而減少內(nèi)源磷的釋放率。但是這些化學(xué)劑的吸收量偏低，僅能部分去除水體 中的可溶性磷酸鹽。國(guó)外在消除磷污染方面做了許多探索向湖中投加化學(xué)藥劑加速磷的惰性化，從 而減少內(nèi)源磷的釋放率。使用的化學(xué)藥劑包括明礬、鋁鹽、氯化鈣等。已知化學(xué)試劑的不足 之處是吸附量均偏低，僅能部分去除水體中的可溶性磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)鹽，因此人工合成開發(fā) 高性能的去除富營(yíng)養(yǎng)化鹽的吸附材料越來越受到重視。硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，其主要成分是SiO2，還有少量的A1203、 Fe203>Ca0,MgO,K2O,Na2O,P2O5和有機(jī)質(zhì)。作為一種吸附材料，硅藻土具有化學(xué)性能穩(wěn)定，比 表面積較大、吸附性強(qiáng)，處理成本低等特點(diǎn)。羥基氧化鐵具有穩(wěn)定的理化性質(zhì)和較高的比表 面積，對(duì)自然環(huán)境介質(zhì)中的污染物起著重要的凈化作用，通常在低PH值范圍內(nèi)，溶液中的H+ 與其結(jié)構(gòu)中02_有極強(qiáng)的親和力，！^3+釋放至溶液中，使其溶解度增高，吸附能力增強(qiáng)，比較 適應(yīng)于偏酸性水體的去污研究。許多報(bào)道中使用的吸附材料在中性或偏堿性的水體才能發(fā) 揮優(yōu)異的除磷性能，而本專利技術(shù)與之前的報(bào)道截然相反，適應(yīng)與珠江流域的偏酸性水體，綜合 以上兩者的吸附能力，以鹽酸硝酸的混合溶液酸洗預(yù)處理后的硅藻土為第一載體，采用鐵 鹽法將溶液中通過水解反應(yīng)生成的羥基氧化鐵直接負(fù)載在預(yù)處理過的硅藻原土上。操作方3便、工藝簡(jiǎn)單且成本低廉。本專利技術(shù)的方法制備硅藻土改性吸附材料，并應(yīng)用于偏酸性的富營(yíng) 養(yǎng)化水體中磷的吸附，尚未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于考慮上述問題而提供一種不僅使改性后的硅藻土微孔和表面 粗糙度發(fā)生明顯變化，比表面積增大了 10倍，而且負(fù)載在硅藻土上的羥基氧化鐵在低PH值 范圍內(nèi)溶液中，H+與其結(jié)構(gòu)中02_有極強(qiáng)的親和力，F(xiàn)e3+釋放至溶液中，使其溶解度增高，吸 附能力增強(qiáng)的硅藻土改性吸附材料。本專利技術(shù)的硅藻土改性吸附材料比較適應(yīng)于偏酸性水體 的去污研究，在處理珠江流域富營(yíng)養(yǎng)化水體中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種操作方便、工藝簡(jiǎn)單且成本低廉的硅藻土改性吸 附材料的制備方法。本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種硅藻土改性吸附材料的應(yīng)用。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是本專利技術(shù)的硅藻土改性吸附材料，是用羥基氧化鐵溶液直接 負(fù)載在經(jīng)酸洗預(yù)處理過的硅藻原土上、并經(jīng)干燥的硅藻土。上述硅藻原土以鹽酸硝酸的混合溶液酸洗預(yù)處理。上述羥基氧化鐵是采用鐵鹽法通過水解反應(yīng)生成的羥基氧化鐵溶液。其中羥基氧 化鐵的負(fù)載量為0. 26 0. 78 wt%，比表面積為18. 00 22. 00 m2/g。本專利技術(shù)的硅藻土改性除磷吸附材料的制備方法，包括以下步驟1)對(duì)硅藻土載體的表面進(jìn)行預(yù)處理將硅藻土載體按固液質(zhì)量比1 2 1 5的比 例浸泡在PH=O. 01 pH=l的鹽酸硝酸混合溶液中，低速攪拌下進(jìn)行酸洗，抽濾并用蒸餾水 沖洗至中性后干燥，冷卻然后裝入密封袋中備用；2)配置氯化鐵溶液稱取氯化鐵，溶解在水中配置成溶度為0.2mol/L的氯化鐵溶液；3)鐵鹽法制備硅藻土改性吸附材料將步驟1)中處理過的硅藻土載體浸漬到步驟2) 中的氯化鐵溶液，低速攪拌使其充分混合，控制在70°C 80°C反應(yīng)，取出冷卻至室溫并用 蒸餾水洗去未負(fù)載的羥基氧化鐵顆粒，再放到烘箱中干燥，放到研缽中研磨、過篩，得到的 固體粉末即為硅藻土負(fù)載羥基氧化鐵除磷吸附材料。上述步驟3)中的混合是直接混合，或按不同速度相混合。上述步驟1)中，將硅藻土載體按固液質(zhì)量比1 2 1 5的比例浸泡在 PH=O. 01 pH=l的鹽酸硝酸混合溶液中，低速攪拌下進(jìn)行酸洗池，抽濾并用蒸餾水沖洗至 中性后110°C干燥2 h，冷卻然后裝入密封袋中備用；上述步驟幻中，將步驟1)中處理過的硅藻土載體浸漬到步驟幻中的氯化鐵溶液，低 速攪拌使其充分混合，控制在70°C 80°C反應(yīng)Mh，取出冷卻至室溫并用蒸餾水洗去未負(fù) 載的羥基氧化鐵顆粒，再放到烘箱中110°C干燥2h，放到研缽中研磨，過100目篩，得到的固 體粉末即為硅藻土負(fù)載羥基氧化鐵除磷吸附材料。本專利技術(shù)的硅藻土改性吸附材料的應(yīng)用，是作為水體磷吸附劑。上述用硅藻土改性吸附材料作為水體磷吸附劑的除磷方法如下將制備得到的硅 藻土改性除磷吸附材料加入到含磷的水中，恒溫?fù)u床振蕩0. 5 M小時(shí)，取吸附后的上清 液過0. 45 μ m濾膜，用鉬酸銨分光光度法分析上清液的含磷量并計(jì)算出磷的吸附量。上述含磷的水中磷濃度范圍在lmg/L 10mg/L;上述含磷的水中水體的pH值范圍在3 9;上述含磷的水中水體的溫度范圍在15°C 35°C。本專利技術(shù)具有以下突出優(yōu)點(diǎn)和有益效果本專利技術(shù)采用鐵鹽法來制備一種改性硅藻土除磷材料，濃鹽酸硝酸的混合溶液對(duì)在硅藻 原土載體進(jìn)行酸洗預(yù)處理，再將該載體浸到一定濃度的氯化鐵溶液中，采用鐵鹽法將溶液 中通過水解反應(yīng)生成的羥基氧化鐵直接在預(yù)處理過的硅藻原土上，該吸附材料不僅制備工 藝簡(jiǎn)單、成本低廉而且具有較好的吸附活性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，適合工業(yè)化推廣應(yīng)用。本 專利技術(shù)制備方法可提高吸附材料的表面與孔隙利用率、實(shí)現(xiàn)羥基氧化鐵微粒在載體上較均勻 負(fù)載，不會(huì)將活性位包埋，在除磷應(yīng)用前后，載體與活性組份的物質(zhì)晶型結(jié)構(gòu)沒有改變，具 有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，改善吸附材料的吸附性能。本專利技術(shù)是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便 實(shí)用的硅藻土改性吸附材料及其制備方法和應(yīng)用。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例1所采用硅藻土原樣的EDAX圖。圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例1所制得硅藻土改性吸附材料除磷吸附后的EDAX圖。圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例1所制得硅藻土改性除磷吸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硅藻土改性吸附材料，其特征在于是用羥基氧化鐵溶液直接負(fù)載在經(jīng)酸洗預(yù)處理過的硅藻原土上、并經(jīng)干燥的硅藻土。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭進(jìn)平，姚煌，余倩，李俊，程高，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：81
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