[发明专利]天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水体净化技术领域的净化材料及其制备和应用，具体是一种天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料制备方法及其应用。

背景技术

众所周知，我国农村地区生活污水排放分散、远离排污管网，同时水环境容量小，大量富含磷的生产、生活废水一般不经任何处理直接排入江河湖泊，是直接导致自然水体富营养化的主要污染源。因此，如何科学有效地控制净化我国农村含磷生产生活污水，已成为我国亟待解决的环境问题。

基于功能吸附材料的水体净化技术，在控制水体富营养化方面日益显示出其广阔的应用前景。众所周知，活性炭多孔材料大量应用于水体污染物吸附去除，最近，国际环境领域相关研究工作者以题为“Phosphate removal by anion binding on functionalized nanoporous sorbents”(基于阴离子功能化纳米吸附材料去除磷酸根)(“Environmental Science & Technology”，WILAIWAN CHOUYYOK，ROBERT J.WIACEK，KANDA PATTAMAKOMSAN et al，2010，卷44，页码3073-3078)的文献报道，研究铁改性中孔硅多孔材料有效吸附去除磷污染物的行为机制。但值得指出的是，上述吸附材料合成生产成本较为昂贵。

因此，发展提供高选择性、成本低廉、环境友好无二次污染的水体控制净化材料，对于切实保障水资源安全，保护人民身体健康，显然具有重要实际社会意义。

我国吉林省境内储量丰富的天然火山渣多孔材料，是火山喷发时随同熔岩一起喷发的大量熔岩碎屑和粉尘，沉积在地表面或水中形成松散或轻度胶结的物质，结构中主要含有无机硅、氧、钙、铝、铁、钛等元素成分，其中氧化钙、氧化铁、氧化铝、氧化钛可作为活性位点，同水体中可能存在的磷酸根基团发生特异性结合，从而有效吸附去除水体中总磷污染物。但基于天然火山渣多孔材料直接吸附去除水体中总磷污染物时，天然火山渣多孔材料同水体间固液分离困难，会发生“泥水”混合现象。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料制备方法及其应用，以天然高分子物质海藻酸钠为载体，通过钙离子交换过程制备得到天然火山渣-海藻酸钠复合微球，使具有吸附活性位点的天然火山渣多孔材料均匀包裹分布于传质性能良好、具有交联网状结构的海藻酸钠高分子微球中。基于该天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料，实际应用于水体中总磷吸附去除时，效果满意。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料的制备方法，通过将天然火山渣分散于海藻酸钠溶液得到火山渣-海藻酸钠混悬溶液后逐滴滴入到氯化钙溶液中，交联形成火山渣-海藻酸钠复合微球经干燥或直接作为水体净化材料。

所述的天然火山渣是指：经过振荡清洗且加热烘干的火山渣碎粒，其用量为0.5kg；

所述的天然火山渣经振荡清洗且颗粒粒径为：200目以下。

所述的海藻酸钠溶液的浓度为：0.5～3.0wt％。

所述的氯化钙溶液的浓度为：0.05～1.50mol/L，其用量为200mL。

所述的分散是指：将天然火山渣以30-40g/1L的比例加入海藻酸钠溶液后，采用电磁搅拌器均匀搅拌并超声除去其中的空气气泡。

所述的干燥是指：将火山渣-海藻酸钠复合微球平铺置于电热干燥箱中在70℃环境下干燥20h。

本发明涉及上述方法制备得到的天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料的化学组分为海藻酸钠固载体与火山灰，其质量比为1∶8～1∶1；其中海藻酸钠的分子式为(C₆H₇NaO₆)n，火山灰的元素含量(质量百分比)为：Fe 8.81％、Al 8.89％、Ti 1.37％、Ca 4.91％、Mg3.19％、K 1.67％、Na 3.22％、Si 21.10％以及O 46.84％。

所述的净化材料为复合微球结构，平均粒径为0.5～3.0mm。

本发明涉及上述天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料的净化方法，通过将所述水体净化材料投加于水中吸附去除水体中磷污染物。

本发明通过参照钼酸铵分光光度法测定投加水体净化材料后的水体中磷浓度以确定吸附性能，主要包括：