[发明专利]载氧+吸附复合功能材料的制备方法及其在水体修复中的应用

说明书

本发明提供一种载氧+吸附复合功能材料的制备方法及其在水体修复中的应用，利用该材料修复水体能同时高效吸附水体内源氮磷等污染物以及改善水体厌氧等问题,而且该材料成本低且生态安全性好，所述载氧+吸附复合功能材料的制备方法，包括如下步骤：1)将基体材料先用金属阳离子盐溶液进行浸渍改性，经过滤烘干后，再用碱性溶液接触进行浸渍改性，过滤烘干后得到改性基体材料；2)将改性基体材料经造粒制成颗粒物；3)将所述颗粒物在600‑1000℃进行高温煅烧，获得多孔颗粒材料；4)所述多孔颗粒材料浸渍于氧气中经变压吸附‑载氧处理，在多孔颗粒材料孔道内或结构上负载氧。

技术领域

本发明属于环境科学与工程技术领域，具体涉及一种利用天然、廉价材料制备载氧和污染物吸附复合功能的材料及其在水环境修复中的应用。

背景技术

水环境污染是全球瞩目的环境问题之一，即使外源污染物输入得到有效控制，水环境内部常年累积的内源污染也会使得水体污染状态持续很长时间，同时受污染水体底部经常处于厌氧环境更加剧了底泥中累积的内源污染物向水中释放的风险。

底泥也称沉积物，是进入河流、湖泊等地表水体污染物的重要归宿和蓄积库，又是上覆水污染的内源。特别是当外源污染得到有效控制或者完全被截断之后，底泥会成为地表水体中污染物的重要来源。如何有效控制湖泊、水库等自然水体的内源污染释放已经成为当前世界范围内亟待解决的科学难题。

水体富营养化是众多水环境问题中最为普遍发生的现象，尤其是因水体富营养化导致的藻华暴发已是当今世界各国都面临的环境问题。水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，导致水体透明降低，水体溶解氧量下降，水中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。我国许多大型湖泊如巢湖、太湖、鄱阳湖、滇池、西湖等都处于中度或重度富营养状态而且频繁暴发蓝藻水华，对当地公众健康和水生态环境造成严重的威胁与破坏。此外，很多河流在部分河段也出现了富营养化现象，如海河流域、黄浦江流域、珠江广州河段等，水体富营养及蓝藻水华问题已成为在当前和未来很长一段时间内制约我国经济和社会发展的重要因素。

众所周知，氮、磷等营养元素是水体富营养化的限制性元素，因此控制水体氮、磷浓度也是控制水体富营养化发生的关键。目前含磷废水的处理方法主要有沉淀法、吸附法和生物法等传统处理方法，而针对磷在富营养化水体底泥-水界面释放控制方面的现有技术或材料较少。

现有的对于富营养化湖泊处理技术主要分为原位覆盖处理技术和以“Phoslock”为代表的固磷剂吸附两种。原位覆盖分为盐类覆盖、原位钝化覆盖等。原位覆盖是较常用的底泥原位修复技术，但是传统的覆盖材料只能暂时物理隔离底泥污染物，而不能持续改善污染底泥的厌氧环境，因此修复效果和时效均不理想。此外，盐类覆盖时通过使用盐类对沉积物中污染物起固定作用，然而，使用盐类会存在化学生态安全性较差的问题，对水体中生物影响较大，公众难以接受，易造成水体的二次污染，因而在实际应用中存在诸多限制。原位钝化技术是利用污染物具有钝化作用的人工或自然物质，使底泥中污染物惰性化，使之相对稳定于底泥中，大大减少底泥中污染物向水体的释放。然而钝化效果受水体pH值和氧化还原状态的影响，在pH值和氧化还原状态改变时磷易重新释放出来造成污染。目前国际上较为知名的“Phoslock”等固磷剂技术是采用镧、铝等化学改性的黏土矿物对底泥进行覆盖以达到在一定时间内固定底泥中磷元素防止再次释放的效果，同样该技术也不能有效改善污染底泥的厌氧环境，而且对磷以外其他的污染物如氨氮、有机污染物、重金属等不具有作用，而且成本十分高昂。