[发明专利]一种用于同步去除碳氮磷的纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于水污染治理技术领域，具体涉及一种用于同步去除碳氮磷的纳米复合材料及其制备方法，包括以下步骤：先用去离子水对天然斜发沸石进行冲洗，并烘干；采用可溶性钙盐溶液对烘干后的天然斜发沸石进行恒温翻转浸渍，制得预处理的天然斜发沸石；将制得的预处理的天然斜发沸石加入到含有可溶性钙盐、碱以及聚乙二醇的混合溶液中，搅拌至分散均匀；向混合溶液中缓慢滴加双氧水溶液，后经离心、烘干，即可。与现有技术相比，本发明纳米复合材料对污染物具有很强的吸附能力和氧化能力，可实现不同类型实际污染水体中的碳氮磷高效同步去除，氮磷去除率均可达到80％以上，碳去除率也在50％以上，具有碳氮磷同步去除效果好、制备工艺简单等优点。

技术领域

本发明属于水污染治理技术领域，涉及一种用于同步去除碳氮磷的纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

随着工业化进程的不断推进，工业环境污染问题越发普遍且日益严重，同时，湖泊富营养化和河道黑臭已经成为主要的水环境问题。据相关报道，一些大型的湖泊，如太湖和滇池，均出现严重的富营养化问题；80％以上的城市河道均出现常年性或季节性的黑臭现象。富营养化和黑臭问题严重影响了城市形象、生态环境和人们的身心健康。而不管是何种污染类型的水体，氮磷超标和有机物污染是水环境问题加剧的主要因素，并且往往是同时存在。因此，如何实现水体碳氮磷同步去除已成为水污染治理技术领域亟待解决的问题。

目前，水体中氮的去除方法主要有化学法、生物法以及吸附法等，而吸附法因其简单、高效等优点，现已被普遍认为是最为有效的一种方法。截至目前为止，国内外研究的吸附材料主要有活性炭、天然沸石、硅藻土等。其中，斜发沸石是天然沸石的一种，具有较大的比表面积、强吸附能力和离子交换能力，对水体中的氨氮具有很好的吸附效果，因此，斜发沸石可作为一种较好的脱氮吸附材料。但是，由于斜发沸石本身带有负电荷，故不能有效吸附去除水体中的磷酸盐；同时，由于其空隙相互连通度不高，容易堵塞，故也不能吸附有机物。因此，需要对斜发沸石进行有效必要地综合改性，使其能够实现对水体中碳氮磷的同步去除。

研究表明，含钙物质，如方解石、石灰石等，都是很好的除磷材料，且其除磷的机制主要是吸附沉淀：钙离子与水体中的磷酸根离子会形成磷酸钙等形式的沉淀物吸附在材料表面。纳米级CaO₂具有强氧化性和较大表面积，一方面可以利用其强氧化性对水体中的有机物进行氧化，实现碳的去除；另一方面，CaO₂在氧化有机物的过程中释放出来的Ca²⁺能够与水体中的磷酸根离子进行化学沉淀，实现磷的去除。

授权公告号为CN101716489B的中国专利公开了一种用于再生水处理的脱氮除磷抗菌复合水处理材料，其是采用高温活化和化学处理相结合的方法对沸石进行改性处理，天然斜发沸石经第一步NaCl溶液处理后，提高沸石去除氨氮的能力和反应速率。再以氯化镧为载入剂处理沸石，镧以氧化镧的形式在附着在沸石表面，与磷酸根离子发生电性吸附，生成磷酸镧络合物除磷。最后再利用沸石颗粒的离子交换特性，采用液相离子交换法在其孔道内部载入无机抗菌离子Ag⁺，在抑菌时银离子与氧分子会生成ROS，通过所产生的超氧化激活物来抑制呼吸链中的酶，从而达到抑菌的目的。与上述专利相比，本发明中同步去除碳氮磷的纳米复合材料制备工序较简单，制备成本低，且脱氮除磷效果更佳，同时兼有良好的COD去除效果，在水污染治理技术领域具有重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可同时对碳氮磷污染物质进行同步去除，经济实用性好，可大规模生产，能有效解决水体富营养化和黑臭问题的用于同步去除碳氮磷的纳米复合材料。

本发明的另一个目的就是提供上述用于同步去除碳氮磷的纳米复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于同步去除碳氮磷的纳米复合材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：