[发明专利]一种硅藻土改性吸附材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明是一种硅藻土改性吸附材料及其制备方法和应用，特别是一种用于富营养化水体中除磷的硅藻土改性吸附材料及其制备方法和应用,属于硅藻土改性吸附材料及其制备方法和应用的改造技术。

背景技术

自20世纪以来，工业废水和生活污水的排放水体、化肥的使用量增加以及肥料的流失引起了水体的富营养化。富营养化是当今世界面临的一个严重的环境问题。在我国大于1Km² 的2300多个天然湖泊中，24%介于富营养化与高度富营养化之间，32%介于中营养化与富营养化之间。从世界范围来说，30%～40%的湖库遭受不同程度影响。产生富营养化的过量营养物将导致一系列问题，如分泌毒素藻华的产生、氧的减少、鱼的死亡、生物多样性的丧失、水生植物床和珊瑚礁的失去，此外，营养物的富集使水生生态系统严重退化，使得日常生活与生产用水也受到损害，间接影响人类社会的可持续发展。

由于富营养化危害大，世界上许多国家投入了大量资金予以治理，在国内有人在解决水体富营养化这方面做过了研究：如林建伟，朱志良等提出的天然沸石和方解石复合覆盖控制底泥氮磷释放新技术，不仅可以有效抑制底泥氨氮释放，也可以有效抑制磷的释放，与沸石方解石混合均匀覆盖情况相比，先覆盖沸石后覆盖方解石对底泥磷释放的效果也略有提高；还有如钱光人，于义忠等用天然碳酸盐岩石或钙工业副产物,稀土尾矿铈盐或镧盐或稀土氧化物，无机胶凝材料或有机高分子粘结剂按65～75%，10～15%，15～25%搅拌混合、洗涤、干燥，最终制得的颗粒状帽封材料，可以自形成一层阻隔吸附层，阻止水体污染底泥的磷酸盐向水体的释放。还有，相互中投加化学剂（铝盐、明矾、氧化钙等）来加速磷的惰性化，从而减少内源磷的释放率。但是这些化学剂的吸收量偏低，仅能部分去除水体中的可溶性磷酸盐。

国外在消除磷污染方面做了许多探索：向湖中投加化学药剂加速磷的惰性化，从而减少内源磷的释放率。使用的化学药剂包括明矾、铝盐、氯化钙等。已知化学试剂的不足之处是吸附量均偏低，仅能部分去除水体中的可溶性磷酸盐等营养盐，因此人工合成开发高性能的去除富营养化盐的吸附材料越来越受到重视。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，其主要成分是SiO_2-，还有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、P₂O₅和有机质。作为一种吸附材料，硅藻土具有化学性能稳定，比表面积较大、吸附性强，处理成本低等特点。羟基氧化铁具有稳定的理化性质和较高的比表面积，对自然环境介质中的污染物起着重要的净化作用，通常在低pH值范围内，溶液中的H⁺与其结构中O^2-有极强的亲和力，Fe³⁺释放至溶液中，使其溶解度增高，吸附能力增强，比较适应于偏酸性水体的去污研究。许多报道中使用的吸附材料在中性或偏碱性的水体才能发挥优异的除磷性能，而本发明与之前的报道截然相反，适应与珠江流域的偏酸性水体，综合以上两者的吸附能力，以盐酸硝酸的混合溶液酸洗预处理后的硅藻土为第一载体，采用铁盐法将溶液中通过水解反应生成的羟基氧化铁直接负载在预处理过的硅藻原土上。操作方便、工艺简单且成本低廉。本发明的方法制备硅藻土改性吸附材料，并应用于偏酸性的富营养化水体中磷的吸附，尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种不仅使改性后的硅藻土微孔和表面粗糙度发生明显变化，比表面积增大了10倍，而且负载在硅藻土上的羟基氧化铁在低pH值范围内溶液中，H⁺与其结构中O^2-有极强的亲和力，Fe³⁺释放至溶液中，使其溶解度增高，吸附能力增强的硅藻土改性吸附材料。本发明的硅藻土改性吸附材料比较适应于偏酸性水体的去污研究，在处理珠江流域富营养化水体中具有潜在的应用价值。

本发明的另一目的在于提供一种操作方便、工艺简单且成本低廉的硅藻土改性吸附材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种硅藻土改性吸附材料的应用。

本发明的技术方案是：本发明的硅藻土改性吸附材料，是用羟基氧化铁溶液直接负载在经酸洗预处理过的硅藻原土上、并经干燥的硅藻土。

上述硅藻原土以盐酸硝酸的混合溶液酸洗预处理。