一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂及其制备方法与应用与流程
本发明涉及吸附材料，尤其涉及一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂及其制备方法与应用。
背景技术：
1、目前水体富营养化已经成为全世界一个不容忽视的环境问题，全球大约有40～50％的河流、湖泊、水库等水体出现了不同程度的水体富营养化现象，而磷是导致水体富营养化现象最为主要的因素之一。
2、污水中的磷污染是一种常见的环境问题，它对水体生态系统和人类健康都带来了严重的影响。磷是一种重要的植物营养素，但过量的磷会导致富营养化，促进藻类生长并最终引发水华。此外，磷也会在水中形成沉积物，影响水深和水流的速度，进一步影响水生生物的生存环境。
3、目前，污水中常用的除磷方法有生物法、化学沉淀法以及吸附法等，但都存在一定的缺点。生物法是利用微生物吸收水体中的磷，根据其原理可以分为两种吸附方式，一种是微生物吸附水中的磷来满足自身生长发育繁殖的需求，另外一种是利用特殊微生物聚磷菌(pao)在厌氧、好氧条件下将污水中的磷酸盐吸收转化成细胞体内聚磷酸盐并在此释放出来。目前该方法已应用于众多污水处理工艺中，sbr工艺、a2/o工艺和氧化沟工艺。李微等人使用a2/o-sbr联合工艺除磷含磷污水，总磷去除率稳定保持在95％，并通过高通量测序技术、16srrna分子生物技术筛选出此工艺中除磷优势菌dpao。生物法在处理含磷污水具有众多优势，对环境影响较小，耗能低、操作简单，易于长期实施和维护并且费用较低。但是，生物法处理含磷污水需要较长的时间，微生物对周围环境要求较高，为了保持微生物适宜的生活条件需要经常控制温度、ph、水体有机质浓度等环境条件，且该该方法会产生大量污泥废弃物。
4、化学沉淀法就是在污水处理过程中加入相关的化学试剂，化学试剂和污水中的磷酸盐发生化学反应形成沉淀，从而使用过滤等操作去除污水中的磷(李晴晴等，2022)。化学沉淀法的基本原理是所加入的化学试剂与磷酸盐的溶度积(ksp)较小，就比较容易生成沉淀，除磷效果越好。目前常用的除磷化学药剂有铝盐、铁盐和钙盐。沉淀法除磷受多重因素影响，实际污水中的ph、污水中的各种复杂物质、污水中磷浓度、试剂投加量等(孟顺龙等，2012)。化学沉淀法与生物法相比，具有操作简单、效果稳定、反应时间较短等优点。但是，化学沉淀法有着成本高、对水质要求高、对周围环境要求较高的缺点。而且，大量的金属盐添加入污水中，还易造成二次污染，对环境产生危害。
5、吸附法具有成本低、操作简便、反应快和处理效率高等优势从而被广泛应用于污水处理。所谓的吸附就是使用固体颗粒作为吸附剂去与溶液中的磷酸盐充分接触，磷酸盐会与吸附剂上的活性位点迅速结合，从而去除水体溶液中的磷。而作为固体颗粒的吸附剂经过洗脱后能够多次重复利用，洗脱下来的浓缩磷酸盐溶液可以简单制备成磷肥以供农田使用。因此吸附法不仅能够有效的缓和水体富营养化还能够有效地回收磷酸盐使磷进一步资源化利用。如何公开一种能够适用于处理实际污水的磷污染物的固体吸附剂是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂及其制备方法与应用，以解决现有磷磷污染物处理方法存在的成本高、对水质及周围环境要求高、操作复杂等问题。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将凹凸棒土、镧盐、钙盐、水以及氢氧化钠溶液混合得到混合物料，震荡反应得到镧钙改性凹凸棒土复合材料。
4、优选的，所述凹凸棒土、镧盐、钙盐与水的用量比为2g：0.004～0.016mol：0.004～0.016mol：80～120ml。
5、优选的，所述镧盐为氯化镧。
6、优选的，所述钙盐为氯化钙。
7、优选的，所述氢氧化钠溶液用于调节反应体系的ph值，混合物料的ph值为10～12。
8、优选的，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.01～1mol/l。
9、优选的，所述震荡反应的温度为25℃，震荡反应的震荡速率为100～300r/min，震荡反应的时间为2～5h。
10、本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的镧-钙改性凹凸棒土吸附剂。
11、本发明还提供了一种上述镧-钙改性凹凸棒土吸附剂在处理水中磷酸盐污染物中的应用。
12、本发明至少具有如下有益效果：
13、本发明采用la、ca双金属离子对凹凸棒土进行改性，la、ca会在吸附位点和吸附能垒上产生互补效应，增强了单一金属的吸附作用，制备得到了高吸附容量的改性凹凸棒土吸附剂，在处理含有多种污染物的实际污水中表现出了优异的磷污染物吸附效果。
技术特征：
1.一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将凹凸棒土、镧盐、钙盐、水以及氢氧化钠溶液混合得到混合物料，震荡反应得到镧钙改性凹凸棒土复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒土、镧盐、钙盐与水的用量比为2g：0.004～0.016mol：0.004～0.016mol：80～120ml。
3.根据权利要求2所述的一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，其特征在于，所述镧盐为氯化镧。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，其特征在于，所述钙盐为氯化钙。
5.根据权利要求4所述的一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液用于调节反应体系的ph值，混合物料的ph值为10～12。
6.根据权利要求5所述的一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.01～1mol/l。
7.根据权利要求6所述的一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法，其特征在于，所述震荡反应的温度为0～50℃，震荡反应的震荡速率为100～300r/min，震荡反应的时间为2～5h。
8.权利要求1～7任意一项所述的一种镧-钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法制备得到的镧-钙改性凹凸棒土吸附剂。
9.权利要求8所述的镧-钙改性凹凸棒土吸附剂在处理水中磷酸盐污染物中的应用。
技术总结
本发明提供了一种镧‑钙改性凹凸棒土吸附剂及其制备方法与应用，涉及吸附材料技术领域。所述镧‑钙改性凹凸棒土吸附剂的制备方法包括以下步骤：将凹凸棒土、镧盐、钙盐、水以及氢氧化钠溶液混合均匀得到混合物料，震荡反应得到镧钙改性凹凸棒土复合材料。本发明采用La、Ca双金属离子对凹凸棒土进行改性，制备得到了高吸附容量的改性凹凸棒土吸附剂，在处理含有多种腐殖质及污染物的实际污水中表现出了优异的磷污染物吸附效果。
技术研发人员：黄治平,王维翰,申锋
受保护的技术使用者：农业农村部环境保护科研监测所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5