CN118289917A - 一种用于生态治理的锁磷剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生态治理的锁磷剂的制备方法，包括以下步骤：配置镧盐溶液；按比例将镧盐溶液和膨润土配置成溶液，翻转震荡2‑4小时；以8000‑12000rpm的转速，离心5‑15分钟，去除上清液；加入与前述同等体积同等浓度的镧盐溶液，再次翻转震荡2‑4小时；以8000‑12000rpm的转速，离心5‑15分钟，去除上清液；加入蒸馏水清洗，以8000‑12000rpm的转速，离心5‑15分钟离去除上清液，根据需要重复水洗3‑5次；将上述水洗过后的沉积物放在50℃‑80℃的烘箱中过夜烘干，得到锁磷剂，密闭封装。本发明通过负载在膨润土中的镧与磷酸根的强结合能力，能更有效地固定水体中的磷并能钝化水土界面的磷，同步控制磷的内源释放，增强除磷效果。

Description

一种用于生态治理的锁磷剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及生态治理领域，特别是涉及一种用于生态治理的锁磷剂及其制备方法。

背景技术

伴随工业发展及生活水平提高，氮磷等营养物质大量排入天然水体，水体富营养化已成为普遍性的环境问题，造成藻类过度生长，导致水生生物死亡，影响水体生态经济价值。因此，控制水体中氮磷物质，防治水体富营养化是目前水体污染控制和生态治理的重点。另一方面，大量研究表明，磷是水体中藻类种群和密度的第一限制性，是湖泊富营养化的关键因子。因此，控制富营养化的关键是控磷。目前，常用的控磷技术包括污水厂生化系统除磷、混凝除磷，水生植物修复，湖库底泥疏浚，黄沙覆盖，以及基于铁盐、铝盐、钙盐的原位化学钝化等等。其中生化系统除磷、混凝除磷主要用于污水厂等点源磷去除，对于农田、养殖等面源污染以及底泥内源磷释放并不适用；水生植物修复的方法成本低且环境友好，但治理周期长，修复效果受外部环境影响较大；黄沙覆盖的方法只能针对沉积物中磷浓度不高的水体，且具有较大的局限性，效果不明显；基于铁盐、铝盐、钙盐的原位化学钝化技术是以铁盐、铝盐、钙盐为固磷剂，通过底泥磷与铝、铁、钙形成稳定的磷结合态，但此类方法仍存在除磷效果受水体pH影响大，底泥扰动易导致磷再释放等问题。

发明内容

本发明的第一个发明目的在于针对背景技术中所述的现有的除磷方法存在的问题，提供一种能够解决前述问题的用于生态治理的锁磷剂。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于生态治理的锁磷剂的制备方法，包括以下步骤：

1）配置1mol/L-5mol/L的镧盐溶液；

2）按照步骤1中的镧盐溶液体积：膨润土质量=（1-10）ml:1g的比例，将步骤1中配置好的镧盐溶液和膨润土在酸洗过的容器中配置成溶液，翻转震荡2-4小时；

3）将翻转震荡后的产品，在转速8000-12000rpm的条件下，离心5-15分钟，去除上清液；

4）在步骤3中产品中，加入与步骤2同等体积同等浓度的镧盐溶液，再次翻转震荡2-4小时；

5）在转速8000-12000rpm的条件下，离心5-15分钟，去除上清液；

6）将步骤5获得的产物中加入蒸馏水清洗，在转速8000-12000rpm的条件下，离心5-15分钟离去除上清液，根据需要重复水洗3-5次；

7）将上述水洗过后的沉积物放在50℃-80℃的烘箱中过夜烘干，得到锁磷剂，密闭封装。

在上述方案中，在所述步骤6得到的产物中，按照其质量的0.5%-2%添加食品粘合剂，按照其质量的4%-8%添加水泥，按照其质量的5%添加水分，混合均匀后成型固化，制成半径0.5厘米—1厘米的球状产品，将球状产品在烘箱中以50℃-80℃的温度烘干，得到球状锁磷剂，密闭包装。

在上述方案中，所述镧盐溶液为三氯化镧溶液、硝酸镧溶液或硫酸镧溶液中的一种或几种。

在上述方案中，所述食品粘合剂为淀粉粘合剂、琼脂粉或海藻酸钠中的一种或几种。

在上述方案中，所述膨润土为钠基膨润土。

在上述方案中，所述水泥为硅酸盐水泥。

本发明的第二个发明目的是提供一种用于生态治理的锁磷剂，其为采用上述的制备方法获得的锁磷剂。

本发明具有积极的效果：1）本发明的用于生态治理的锁磷剂制备方法，三氯化镧溶液与膨润土震荡混合，发生离子交换反应，镧离子取代钠离子负载于膨润土上，制备成镧改性膨润土，当镧改性膨润土投放入含磷水体中时，通过负载在膨润土中的镧与磷酸根的强结合能力，更有效地固定水体磷，受环境的影响较小，反应迅速且作用稳定；生成的不溶性的镧磷酸盐沉淀覆盖于水底沉积物界面之上，还能够钝化水土界面的磷，同步控制磷的内源释放，克服了基于铝铁盐的固磷剂等传统办法效果不稳定且易受底泥悬浮扰动等缺点。2）本发明中，在制备锁磷剂时，添加了水泥和食品粘化剂，利用水泥和食品粘化剂与镧改性膨润土混合，制成球型，可在制作成为生态环保新材料包，在生态治理中使用；也可以用于污水处理工艺中，制作锁磷剂滤床或者应急除磷过滤设备设施，作为污水处理处置单元使用。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种用于生态治理的锁磷剂的制备方法，包括以下步骤：

1）配置5mol/L的三氯化镧溶液；

2）按照步骤1中的三氯化镧溶液体积：膨润土质量=1ml:1g的比例，将步骤1中配置好的三氯化镧溶液和膨润土在酸洗过的容器中配置成溶液，翻转震荡2小时；

3）将翻转震荡后的产品，在转速8000rpm的条件下，离心15分钟，去除上清液；

4）在步骤3中产品中，加入与步骤2同等体积的三氯化镧溶液，再次翻转震荡2小时；

5）在转速8000rpm的条件下，离心15分钟，去除上清液；

6）将步骤5获得的产物中加入蒸馏水清洗，在转速8000rpm的条件下，离心15分钟离去除上清液，根据需要重复水洗3次；

7）将上述水洗过后的沉积物放在80℃的烘箱中过夜烘干，碾磨后得到粉末状锁磷剂，密闭封装。

实施例2

一种用于生态治理的锁磷剂的制备方法，包括以下步骤：

1）配置3mol/L的硝酸镧溶液；

2）按照步骤1中的硝酸镧溶液体积：钠基膨润土质量=8ml:1g的比例，将步骤1中配置好的硝酸镧溶液和钠基膨润土在酸洗过的容器中配置成溶液，翻转震荡4小时；

3）将翻转震荡后的产品，在转速12000rpm的条件下，离心5分钟，去除上清液；

4）在步骤3中产品中，加入与第一步同等体积硝酸镧溶液，再次翻转震荡4小时；

5）在转速12000rpm的条件下，离心5分钟，去除上清液；

6）将步骤5获得的产物中加入蒸馏水清洗，在转速12000rpm的条件下，离心5分钟离去除上清液，根据需要重复水洗5次；

7）在所述步骤6得到的产物中，按照其质量的2%添加食品粘合剂，按照其质量的8%添加水泥，按照其质量的5%添加水分，混合均匀后成型固化，制成半径0.5厘米—1厘米的球状产品，将球状产品在烘箱中以80℃的温度烘干，得到球状锁磷剂，密闭包装。

实施例3

一种用于生态治理的锁磷剂的制备方法，包括以下步骤：

1）配置1mol/L的硫酸镧溶液；

2）按照步骤1中的硫酸镧溶液体积：膨润土质量=2ml:1g的比例，将步骤1中配置好的硫酸镧溶液和膨润土在酸洗过的容器中配置成溶液，翻转震荡3小时；

3）将翻转震荡后的产品，在转速10000rpm的条件下，离心10分钟，去除上清液；

4）在步骤3中产品中，加入与步骤2同等体积硫酸镧溶液，再次翻转震荡3小时；

5）在转速10000rpm的条件下，离心10分钟，去除上清液；

6）将步骤5获得的产物中加入蒸馏水清洗，在转速10000rpm的条件下，离心10分钟离去除上清液，根据需要重复水洗4次；

7）在步骤6的产物中，按照其质量的1%添加食品粘合剂，并按照其质量的6%添加水泥，按照其质量的5%添加水分，混合均匀后成型固化，制成半径0.5厘米—1厘米的球状产品，将球状产品在烘箱中以50℃的温度烘干，得到球状锁磷剂，密闭包装。

实施例4

一种用于生态治理的锁磷剂的制备方法，包括以下步骤：

1）配置2mol/L的三氯化镧溶液；

2）按照步骤1中的三氯化镧溶液体积：膨润土质量=5ml:1g的比例，将步骤1中配置好的三氯化镧溶液和膨润土在酸洗过的容器中配置成溶液，翻转震荡2小时；

3）将翻转震荡后的产品，在转速10000rpm的条件下，离心10分钟，去除上清液；

4）在步骤3中产品中，加入与步骤2同等体积三氯化镧溶液，再次翻转震荡2小时；

5）在转速10000rpm的条件下，离心10分钟，去除上清液；

6）将步骤5获得的产物中加入蒸馏水清洗，在转速10000rpm的条件下，离心10分钟离去除上清液，根据需要重复水洗3次；

7）在步骤6的产物中，按照其质量的0.5%添加食品粘合剂，并按照其质量的4%添加水泥，按照其质量的5%添加水分，混合均匀后成型固化，制成半径0.5厘米—1厘米的球状产品，将球状产品在烘箱中以60℃的温度烘干，得到球状锁磷剂，密闭包装。

对比例1

以现有技术中的锁磷剂与本发明的锁磷剂实施例4的方案制备的锁磷剂作为对比例，采集天然水体为实验样本，配置成为总磷0.50mg/L的水样,采用本发明实施例4的方案制备的锁磷剂与市面其他除磷药剂治理分别对水体治理6天后，对水体进行检测，采用本发明实施例4的方案制备的锁磷剂治理后水体中总磷含量为0.13mg/L；采用市面其他除磷药剂治理后水体中总磷含量为0.19mg/L。

通过上述的对比例可以看出，采用本发明的方案制备的锁磷剂能明显增强除磷效果。

对比例2

以实施例1的方案制备的粉末状锁磷剂与实施例4的方案制备的球状锁磷剂作为对比，采集天然水体为实验样本，配置成为总磷0.50mg/L的水样,对水体治理6天后，对水体进行检测，使用实施例1的粉末状锁磷剂对水体治理后，水体中总磷含量为0.17mg/L；采用实施例4的方案制备的球状锁磷剂对水体进行治理后，水体中磷含量为0.13mg/L。

通过上述的对比例可以看出，采用本发明的实施例4的方案制备的球状锁磷剂与实施例1的方案制备的粉末状锁磷剂相比能增强除磷效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于生态治理的锁磷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）配置1mol/L-5mol/L的镧盐溶液；

2）按照步骤1中的镧盐溶液体积：膨润土质量=（1-10）ml:1g的比例，将步骤1中配置好的镧盐溶液和膨润土在酸洗过的容器中配置成溶液，翻转震荡2-4小时；

3）将翻转震荡后的产品，在转速8000-12000rpm的条件下，离心5-15分钟，去除上清液；

4）在步骤3中产品中，加入与步骤2同等体积同等浓度的镧盐溶液，再次翻转震荡2-4小时；

5）在转速8000-12000rpm的条件下，离心5-15分钟，去除上清液；

6）将步骤5获得的产物中加入蒸馏水清洗，在转速8000-12000rpm的条件下，离心5-15分钟离去除上清液，根据需要重复水洗3-5次；

7）将上述水洗过后的沉积物放在50℃-80℃的烘箱中过夜烘干，得到锁磷剂，密闭封装。

2.根据权利要求1所述的用于生态治理的锁磷剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤6得到的产物中，按照其质量的0.5%-2%添加食品粘合剂，按照其质量的4%-8%添加水泥，按照其质量的5%添加水分，混合均匀后成型固化，制成半径0.5厘米—1厘米的球状产品，将球状产品在烘箱中以50℃-80℃的温度烘干，得到球状锁磷剂，密闭包装。

3.根据权利要求1所述的用于生态治理的锁磷剂的制备方法，其特征在于：所述镧盐溶液为三氯化镧溶液、硝酸镧溶液或硫酸镧溶液中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的用于生态治理的锁磷剂的制备方法，其特征在于：所述食品粘合剂为淀粉粘合剂、琼脂粉或海藻酸钠中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的用于生态治理的锁磷剂的制备方法，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土。

6.根据权利要求1所述的用于生态治理的锁磷剂的制备方法，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥。

7.一种利用权利要求1-6的方法制备的用于生态治理的锁磷剂。