[发明专利]一种人工湿地除磷基质填料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种人工湿地除磷基质填料及其制备方法，首先将硅灰石、粉煤灰以及页岩粉碎、过筛、水洗、干燥、按配比混匀，得到混合粉料，然后将γ‑氨丙基三甲氧基硅烷接枝到混合粉料表面，得到γ‑氨丙基三甲氧基硅烷功能化复合材料，再将丙烯酸甲酯单体聚合反应到γ‑氨丙基三甲氧基硅烷功能化复合材料表面上，得到聚丙烯酸甲酯功能化复合材料，将聚丙烯酸甲酯功能化复合材料与二乙烯三胺反应，得到胺基接枝的复合材料，通过交联反应、造粒，即得。本发明所得填料具有无毒、强度高、体质轻、吸附性能强以及稳定性好等优点，生产成本低、污染物去除能力强、除磷效果好。

技术领域

本发明属于环境功能材料技术领域，具体涉及一种人工湿地除磷基质填料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着社会的进步，人类生活水平的提高，污染物的排放量越来越大，致使部分河道和湖泊等地表水体出现富营养化状况，磷是湖泊富营养化的限制因子，是水体修复过程中优先考虑的因素，一旦大量磷进入水体，往往引起浮游植物的迅猛生长，进而影响到饮用水安全。

除磷的方法主要有化学沉淀法、微生物法、物理吸附法等。化学沉淀法主要包括石灰沉淀法、铁盐沉淀法、铝盐沉淀法。但这三种除磷方法对于低浓度含磷废水的去除效果不佳，原因是钙磷酸盐的溶度积较大，用石灰处理低浓度磷不能达到预期效果；水中低浓度磷与铁、铝离子会形成溶胶，溶解度大，不易从水中分离，为达到除磷效果，需加大药剂量，导致铁、铝金属离子残留量高，易产生二次污染。因此，铁盐和铝盐也不能直接用于低浓度含磷废水的处理。此外，化学沉淀法会产生大量的化学污泥，若处置不当，易造成二次污染，限制其应用；微生物法除磷比较经济、去除效果好，但是由于微生物的生长对环境温度、pH值、营养元素、溶解氧等要求严格，稳定性差，并且对有机物的浓度依赖性较强，出水磷浓度在很多条件下达不到排放标准；物理吸附法利用功能材料对磷的高效吸附，已达到除磷的目的，常用的吸附剂主要有沸石分子筛、红土、粉煤灰，物理吸附法以其容量大、耗能少、污染小、去除快和可循环等优点，在除磷方面应用广泛。

目前，常采用人工湿地对低浓度含磷废水进行深度处理，人工湿地是一种新型的生态污水处理技术，与传统的污水处理方法相比，具有维护管理方便，处理效果好、运转费用低和环境美学价值高等优点，广泛运用于城镇生活污水与工农业生产废水处理领域。人工湿地污水中磷的去除是主要以填料吸附、微生物的吸附降解以及污泥沉淀为主，吸附能力的好坏，取决于介质填料是否具有较高的比表面积以及良好的水力传导性，因此，选择有效的湿地基质填料对水体中磷的去除至关重要。

一般人工湿地基质主要包括砾石、砂土、碎石等，此类基质的除磷效果差，其他多孔结构基质如方解石、水滑石、煤矸石等，申请号为CN201510178728.8的专利使用方解石作为除磷填料，申请号为CN201611004494.6的专利使用水滑石作为除磷填料，申请号为CN201610036142.2的专利使用煤矸石制作除磷陶粒，均对磷的吸附去除效果较好，但成本较高，推广应用困难。因此，开发新型的高效除磷湿地基质填料，对深度去除污水中的磷具有重要的实际意义。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种人工湿地除磷基质填料，该填料具有无毒、强度高、体质轻、吸附性能强以及稳定性好等优点。

本发明还提供了该人工湿地除磷基质填料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种人工湿地除磷基质填料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅灰石、粉煤灰及页岩分别经粉碎、过筛、洗涤、干燥，得到硅灰石粉、粉煤灰粉及页岩粉，并将硅灰石粉、粉煤灰粉及页岩粉按照重量份数(40～60)∶(20～30)∶(10～30)混匀，得到混合粉料；