專利名稱：一種去水體有效磷離子交換劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去水體有效磷離子交換劑的制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
富營養(yǎng)化是一種氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。在自然條件下，隨著河流夾帶沖擊物和水生生物殘骸在湖底的不斷沉降淤積，湖泊會(huì)從貧營養(yǎng)湖過渡為富營養(yǎng)湖，進(jìn)而演變?yōu)檎訚珊完懙?，這是一種極為緩慢的過程。但由于人類的活動(dòng)， 將大量工業(yè)廢水和生活污水以及農(nóng)田徑流中的植物營養(yǎng)物質(zhì)排入湖泊、水庫、河口、海灣等緩流水體后，水生生物特別是藻類將大量繁殖，使生物種群的種類、數(shù)量發(fā)生改變，破壞了水體的生態(tài)平衡。調(diào)查表明，在28個(gè)國控重點(diǎn)湖(庫)中，滿足II類水質(zhì)的2個(gè)、III類的6個(gè)、IV類的4個(gè)、V類的5個(gè)、劣V類的11個(gè)，主要污染指標(biāo)為總氮和總磷。我國大部分城市湖泊已處于富營養(yǎng)化或超富營養(yǎng)化狀態(tài)隨著環(huán)境問題不斷凸顯和人們對(duì)環(huán)境問題的日益重視，目前對(duì)富營養(yǎng)化湖泊的治理工作正在世界范圍內(nèi)全面開展。水體富營養(yǎng)化治理措施主要包括外源性污染控制和內(nèi)源性污染控制兩個(gè)方面。目前很多湖泊的外源性污染已經(jīng)得到很好的控制或緩解，而內(nèi)源性污染的控制方法仍在積極的探索之中。由于水體富營養(yǎng)化的主要表現(xiàn)形式為過量營養(yǎng)元素 (氮、磷等，尤其是磷)引起的藻類過度生長，而沉積物中累積的氮、磷(內(nèi)源性氮、磷負(fù)荷) 在適宜條件下就會(huì)重新釋放到水體，造成二次污染，延續(xù)水體的富營養(yǎng)化過程，并加劇水體的惡化，即使外源性污染負(fù)荷削減，內(nèi)源性污染亦能阻礙湖泊水質(zhì)的改善。因此在外源性污染得以有效控制的情況下，沉積物中營養(yǎng)物質(zhì)的釋放是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的一個(gè)重要因子。而且，對(duì)太湖水體富營養(yǎng)化的研究表明，在淺水湖泊中，沉積物的內(nèi)源釋放是上覆水體的重要磷源；太湖內(nèi)源性動(dòng)態(tài)釋磷總量每年約為425. 8t，占入湖總磷的15%。在采取截流減排等措施的情況下，內(nèi)源性釋磷問題成為影響太湖富營養(yǎng)化的重要因素之一?？刂扑|(zhì)內(nèi)源性污染的技術(shù)按其性質(zhì)可劃分為化學(xué)法、物理法、生物法等。其中物理處理技術(shù)主要包括底泥疏浚、人工曝氣；生物法主要是植物修復(fù)技術(shù)和以漁治水的生物操縱技術(shù)；化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要包括化學(xué)絮凝技術(shù)和化學(xué)除藻技術(shù)。上述修復(fù)技術(shù)在控制水體內(nèi)源性污染方面都取得了一定的成效，但也顯示出一定的弊端，如底泥疏浚技術(shù)，由于挖泥過程的攪動(dòng)會(huì)導(dǎo)致局部區(qū)域底泥中污染物的釋放和擴(kuò)散，因此底泥疏浚會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)加劇二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種快速去除水體有效磷的離子交換劑。通過離子交換法，利用絡(luò)合劑、吸附劑、交換劑等化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)合理組配，以降低水體中有效磷含量，控制水體富營養(yǎng)化。本發(fā)明的技術(shù)方案一種去水體有效磷離子交換劑的制備方法，其特征是步驟如下其配方比例按重量份數(shù)計(jì)
(1)配置金屬離子溶液取無水氯化鑭固體5-10份，用蒸餾水配置成濃度為 0. 1-1. 5mol/L的氯化鑭溶液；取氯化鋁固體5_10份，用蒸餾水配置成0. 1-1. 5mol/L的氯化鋁溶液；將上述配置好的氯化鑭溶液和氯化鋁溶液完全混合后得到金屬離子總濃度為 0. 3 1. 5mol/L的混合溶液。(2)配置沉淀劑溶液取沉淀劑10-20份，用蒸餾水配置成濃度為0. 5-lmol/L的沉淀劑溶液。(3)沉淀反應(yīng)在反應(yīng)器中加入60-80份沸石，同時(shí)將步驟⑴配置的所述混合溶液和步驟(2)配置的所述沉淀劑溶液加入反應(yīng)器，滴加時(shí)保持混合體系pH值為7-10，加熱維持溫度60-80°C ；滴加完畢后保持反應(yīng)體系溫度60-80°C加熱2-6h，使沉淀老化，得到固體狀沉淀；將固體狀沉淀抽濾、蒸餾水洗滌，100-12(TC干燥。(4)煅燒將步驟(3)處理所得固體狀沉淀在300-600°C煅燒2_8h后包裝入庫，得到產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑。所述沉淀劑為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸胺、碳酸氫胺或尿素中的一種或多種。上述物質(zhì)可單獨(dú)或混合使用，混合使用時(shí)其比例不限；所述沉淀劑在制作過程中起沉淀作用，可蒸餾水洗滌除去，不出現(xiàn)在制成的產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑中。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明利用對(duì)水生生物和人體無害的多種化學(xué)物質(zhì)，通過離子交換作用、絡(luò)合作用，快速去除水體中有效磷，從而控制水體的富營養(yǎng)化。本發(fā)明的離子交換劑使用方便，不受環(huán)境條件和氣候因素的影響，使用量?。皇褂煤笠娦Э烨倚矢?，可顯著去除水體有效磷，有效控制水體富營養(yǎng)化。
具體實(shí)施例方式下面本發(fā)明將結(jié)合具體實(shí)施例作進(jìn)一步描述實(shí)施例1 一種去水體有效磷離子交換劑的制備方法，其特征是步驟如下其配方比例按重量份數(shù)計(jì)(1)配置金屬離子溶液取無水氯化鑭固體5g，其余用蒸餾水配置成濃度為 0. 5mol/L的氯化鑭溶液；取氯化鋁固體5g，其余用蒸餾水配置成濃度0. 5mol/L的氯化鋁溶液；將氯化鑭溶液和氯化鋁溶液混合得到混合溶液，混合溶液金屬離子濃度為0. 5mol/L。(2)配置沉淀劑溶液取碳酸鈉20g，其余用蒸餾水配置成濃度為lmol/L的沉淀劑溶液。(3)沉淀反應(yīng)在反應(yīng)器中加入70g沸石，同時(shí)將步驟(1)配置的混合溶液和步驟 (2)配置的沉淀劑滴入沸石中，滴加時(shí)保持混合體系pH值為10，加熱維持溫度70°C ；滴加完畢后保持反應(yīng)體系溫度70°C加熱6h，使沉淀老化，得到固體狀沉淀；將固體狀沉淀抽濾、 蒸餾水洗滌，100-12(TC干燥。(4)煅燒將步驟(3)處理所得固體狀沉淀在500°C煅燒4h后包裝入庫，得到產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑。

實(shí)施例2 —種去水體有效磷離子交換劑的制備方法，其特征是步驟如下其配方比例按重量份數(shù)計(jì)(1)配置金屬離子溶液取無水氯化鑭固體8g，其余用蒸餾水配置成濃度為lmol/L的氯化鑭溶液；取氯化鋁固體8g，其余用蒸餾水配置成濃度lmol/L的氯化鋁溶液；將氯化鑭溶液和氯化鋁溶液混合得到混合溶液，使混合溶液的金屬離子總濃度為lmol/L。(2)配置沉淀劑溶液取尿素8g，氫氧化鉀5g，其余用蒸餾水配置溶質(zhì)總濃度為 0. 8mol/L的沉淀劑。

(3)沉淀反應(yīng)在反應(yīng)器中加入71g沸石，同時(shí)滴加步驟(1)配置的混合溶液和步驟(2)配置的沉淀劑，滴加時(shí)保持混合體系PH值為8，加熱維持溫度80°C ；滴加完畢后保持反應(yīng)體系溫度80°C加熱4h，使沉淀老化，得到固體狀沉淀；將固體狀沉淀抽濾、蒸餾水洗滌，100-120°C 干燥。(4)煅燒將步驟(3)處理所得固體狀沉淀在600°C煅燒2h后包裝入庫，得到產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑。實(shí)施例3 —種去水體有效磷離子交換劑的制備方法，其特征是步驟如下其配方比例按重量份數(shù)計(jì)(1)配置金屬離子溶液取氯化鑭固體10g，其余用蒸餾水配置成濃度為0. 3mol/L 的氯化鑭溶液；取氯化鋁固體10g，其余用蒸餾水配置成濃度0. 3mol/L的氯化鋁溶液；將氯化鑭溶液和氯化鋁溶液混合得到混合溶液，使混合溶液的金屬離子總濃度為0. 3mol/L。(2)配置沉淀劑溶液取碳酸氫銨10g，其余用蒸餾水配置溶質(zhì)濃度為0. 5mol/L的沉淀劑。(3)沉淀反應(yīng)在反應(yīng)器中加入70g沸石，同時(shí)滴加步驟(1)配置的混合溶液和步驟(2)配置的沉淀劑，滴加時(shí)保持混合體系pH值為9，加熱維持溫度6°C ；滴加完畢后保持反應(yīng)體系溫度60°C加熱4h，使沉淀老化，得到固體狀沉淀；將固體狀沉淀抽濾、蒸餾水洗滌，100-120°C 干燥。(4)煅燒將步驟(3)處理所得固體狀沉淀在500°C煅燒8h后包裝入庫，得到產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑。應(yīng)用實(shí)施例1用去離子水配置磷離子濃度為0. 01mg/L的溶液25L，放入體積為120L的水族箱中。將微型抽水泵(功率為800L/h)和過濾槽固定在水族箱上，形成流水裝置。稱取實(shí)施例1制備的產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑50g放入過濾槽中，打開微型抽水泵，將水從水族箱泵入過濾槽中，從而使水與所述磷離子交換劑充分接觸。試驗(yàn)開始前取樣監(jiān)測(cè)，所配水樣中磷離子的初始實(shí)際濃度為0. 0095mg/L ；試驗(yàn)開始后每隔30min取水樣監(jiān)測(cè)水族箱中磷離子濃度變化。結(jié)果表明，試驗(yàn)開始后3小時(shí)，水樣中磷離子濃度低于方法檢出限(方法檢出限為0. 001mg/L)，去除率達(dá)100 %，可見產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑的強(qiáng)大去磷功能。應(yīng)用實(shí)施例2于太湖五里湖取水100L，放入體積為120L的水族箱中。將微型抽水泵(功率為 800L/h)和過濾槽固定在水族箱上，形成流水裝置。稱取產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑50g 放入過濾槽中，打開微型抽水泵，將水從水族箱泵入過濾槽中，從而使水與所述磷離子交換劑充分接觸。試驗(yàn)開始前取樣監(jiān)測(cè)，太湖五里湖水體磷離子的初始濃度為0. 032mg/L ；試驗(yàn)開始后每隔30分鐘取水樣監(jiān)測(cè)水族箱中磷離子濃度變化。結(jié)果表明，試驗(yàn)開始后2. 5-3小時(shí)， 磷離子交換劑達(dá)到交換飽和，此時(shí)水體磷離子濃度為0. 018mg/L,即應(yīng)用該磷離子交換劑2. 5-3小時(shí)后水體中的磷離子被去除44%，去磷效果十分顯著。
權(quán)利要求
1.一種去水體有效磷離子交換劑的制備方法，其特征是步驟如下其配方比例按重量份數(shù)計(jì)(1)配置金屬離子溶液取無水氯化鑭固體5-10份，其余用蒸餾水配置成濃度為0. 1-1. 5mol/L的氯化鑭溶液；取氯化鋁固體5-10份，其余用蒸餾水配置成濃度 0. 1-1. 5mol/L的氯化鋁溶液；將上述配置好的氯化鑭溶液和氯化鋁溶液完全混合后得到金屬離子總濃度為0. 3 1. 5mol/L的混合溶液；(2)配置沉淀劑溶液取沉淀劑10-20份，其余用蒸餾水配置成濃度為0.5-lmol/L的沉淀劑溶液；(3)沉淀反應(yīng)在反應(yīng)器中加入60-80份沸石，同時(shí)將步驟(1)配置的所有混合溶液和步驟(2)配置的所有沉淀劑溶液加入反應(yīng)器，滴加時(shí)保持混合體系pH值為7-10，加熱維持溫度60-80°C ；滴加完畢后保持反應(yīng)體系溫度60-80°C加熱2_6h，使沉淀老化，得到固體狀沉淀；將固體狀沉淀抽濾、蒸餾水洗滌，100-12(TC干燥； (4)煅燒將步驟(3)處理所得固體狀沉淀在300-600°C煅燒2-8h后包裝入庫，得到產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述去水體有效磷離子交換劑的制備方法，其特征是所述沉淀劑為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸銨、碳酸氫銨或尿素中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去水體有效磷離子交換劑的制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。其主要通過在沸石中加入配置好的氯化鑭溶液和氯化鋁溶液，同時(shí)加入沉淀劑進(jìn)行沉淀反應(yīng)，加熱得到固體狀沉淀。將固體狀沉淀抽濾、蒸餾水洗滌，干燥后煅燒得到產(chǎn)品去水體有效磷離子交換劑。主要利用對(duì)水生生物和人體無害的多種化學(xué)物質(zhì)，通過離子交換作用、絡(luò)合作用，快速去除水體中有效磷，從而控制水體的富營養(yǎng)化。所述離子交換劑使用方便，不受環(huán)境條件和氣候因素的影響，使用量小；使用后見效快且效率高，可顯著去除水體有效磷，有效控制水體富營養(yǎng)化。
文檔編號(hào)C02F1/42GK102320680SQ20111015877
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者孟順龍, 張?zhí)? 徐跑, 李永丹, 陳家長, 陳鴻, 黎春暉 申請(qǐng)人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心, 定州市榮鼎水環(huán)境生化技術(shù)有限公司