專利名稱：處理湖泊富營養(yǎng)化的帽封材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于就地處理湖泊富營養(yǎng)化的帽封材料及其制備方法。更具體地說，是去除富營養(yǎng)化湖泊中的可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽的帽封材料及其制備方法。屬環(huán)境保護處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國湖泊污染的主要特征是水體富營養(yǎng)化，尤其是城市湖泊，由于人為活動的干擾，富營養(yǎng)化進程十分迅速。造成水體富營養(yǎng)化的根本原因是水體中的可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽超標，超過了湖泊的自凈能力。湖泊沉積物(又稱作底泥)是湖泊可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽的重要蓄積庫，在入湖的可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽負荷減少或完全截污后，底泥中的可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽會逐步釋放出來，成為湖泊富營養(yǎng)化內(nèi)源的主導因子。
國外在消除內(nèi)源污染方面做了很多探索向湖中投加化學藥劑加速磷的惰性化，從而減少內(nèi)源磷的釋放率。使用的化學藥劑包括鋁鹽、明礬、氧化鈣等。已知化學藥劑的不足之處是吸附量均偏低，僅能部分去除水體中的可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽，因此，人工合成開發(fā)高性能的去除富營養(yǎng)鹽的帽封材料越來越受到重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種既有去除水體中大量的可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽，又能阻隔底泥中可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽釋放的帽封材料。
本發(fā)明一種用于就地處理湖泊富營養(yǎng)化的帽封材料，其特征在于該帽封材料的組成及其重量百分比含量如下①天然碳酸鹽巖石或鈣工業(yè)副產(chǎn)物為65～70％；②稀土尾礦鈰鹽或鑭鹽或其稀土氧化物為10～15％；③無機膠凝材料水泥、石灰、或石膏，或有機高分子粘結(jié)劑為15～25％。
上述的一種處理湖泊富營養(yǎng)化的帽封材料的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟按上述規(guī)定原料配方稱取原料，即①天然碳酸鹽巖石或鈣工業(yè)副產(chǎn)物，②稀土尾礦鈰或鑭鹽或其稀土氧化物，③無機膠凝材料水泥、石灰或石膏，或有機高分子粘結(jié)劑；先將原料②制備成一定濃度的水溶液，隨后加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至7～11，形成堿性溶液；然后加入上述原料①的磨細粉料，在20℃溫度下恒溫攪拌30～60分鐘，經(jīng)反應(yīng)后生成一種沉淀物，將該沉淀物經(jīng)去離子水洗滌，然后過濾、干燥；干燥后加入原料③膠凝材料，并進行均勻混合，最終制得帽封材料。
上述采用的原料中，所述的原料①天然碳酸鹽為方解石、白云石、石灰?guī)r、或鐘乳巖；所述的原料②稀土氧化物最適宜的為氯化鑭；所述的原料③膠凝材料最適宜的為水泥。
本發(fā)明帽封材料的作用機理如下所述原料天然的碳酸鹽巖石或含鈣工業(yè)副產(chǎn)物對湖泊可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽具有物理化學吸附和共沉淀作用，通過非均相成核能量的減少而在其表面形成難溶的鈣磷化合物；鈰鹽、鑭鹽或稀土氧化物對可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽具有特性吸附作用。溶解后的鈰鹽、鑭鹽或其稀土氧化物，在其表面存在的表面羥基，通過表面羥基與可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽的離子交換作用，形成大量難溶的螯合物。用天然的碳酸鹽巖石或含鈣工業(yè)副產(chǎn)物負載鈰鹽、鑭鹽或其稀土氧化物可增強其對可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽的特性吸附作用。在帽封材料沉降過程中，無機膠凝材料或高分子粘結(jié)劑可保證帽封材料到達底泥表面之前不散開，使其中化學穩(wěn)定劑發(fā)揮效用而不受外界影響，同時對磷元素也具有高效吸附性。
本發(fā)明的帽封材料的優(yōu)點和特點如下(1)本發(fā)明中所用的原料天然碳酸鹽巖石或含鈣工業(yè)副產(chǎn)物除了自身具有吸附磷元素的作用，同時也是作為鈰鹽、鑭鹽或其稀土氧化物的載體作用，而稀土鹽是去除和抑制磷元素遷移的關(guān)鍵材料。
(2)解決了以往帽封材料的結(jié)構(gòu)單一性、效用單一性問題，以及由此帶來的帽封材料用量過大的問題。
(3)本發(fā)明的帽封材料不僅高效去除水體中的可溶磷，而且可長時間有效抑制底泥中磷的釋放。
(4)本發(fā)明的帽封材料的使用，不影響不破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，不影響湖泊自然地理條件、水深、以及船只通行。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。
實施例1本實施例中的帽封材料制備過程和步驟如下所述
原料①采用方解石(上海聯(lián)合利華公司產(chǎn)品)，將其粉碎至粒徑過200目篩的粒料，其重量百分配比為78％；原料②采用氯化鑭(上海躍龍化工廠產(chǎn)品)，其重量百分配比為10％；原料③采用水泥作為保護膠結(jié)劑，其重量百分配比為12％。取上述氯化鑭制備成濃度為1mol/L的水溶液，隨后加入濃度為2mol/L的NH4Cl溶液，調(diào)節(jié)pH值至9.0，然后再加入上述方解石粉料，在20℃下恒溫攪拌30分鐘，經(jīng)反應(yīng)后生成一種沉淀物，將該沉淀物經(jīng)去離子水洗滌，然后過濾、干燥；干燥后加入膠結(jié)材料水泥，并進行均勻混合，最終制得帽封材料。
對上述實施例所制得的帽封材料作吸附試驗在25℃、初始pH值為6的可溶性磷酸鹽溶液，其初始磷濃度為50mg/L的條件下，進行吸附試驗。當吸附達到平衡時的磷濃度為14mg/L時，測得帽封材料平衡磷吸附量為48.89mgP/g帽封材料(即平均每克帽封材料吸附48.89mgP)。作為參照對比組，200目的斜發(fā)沸石在同樣條件下，其吸附量為4.34mgP/g沸石(即平均每克沸石吸附4.34mgP)。前者的磷吸附量為后者的10倍以上。
帽封材料在實際處理操作時，可通過遠載工具或?qū)Ｓ幂斔凸艿缹㈩w粒帽封材料投加到需要處理的水體，并沉降到底泥的表面。
權(quán)利要求
1.一種用于就地處理湖泊富營養(yǎng)化的帽封材料，其特征在于該帽封材料的組成及其重量百分比含量如下①天然碳酸鹽巖石或鈣工業(yè)副產(chǎn)物為65～70％；②稀土尾礦鈰鹽或鑭鹽或其稀土氧化物為10～15％；③無機膠凝材料水泥、石灰、或石膏，或有機高分子粘結(jié)劑為15～25％。
2.權(quán)利要求1所述的一種處理湖泊富營養(yǎng)化的帽封材料的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟按上述規(guī)定原料配方稱取原料，即①天然碳酸鹽巖石或鈣工業(yè)副產(chǎn)物，②稀土尾礦鈰或鑭鹽或其稀土氧化物，③無機膠凝材料水泥、石灰或石膏，或有機高分子粘結(jié)劑；先將原料②制備成一定濃度的水溶液，隨后加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至7～11，形成堿性溶液；然后加入上述原料①的磨細粉料，在20℃下恒溫攪拌30～60分鐘，經(jīng)反應(yīng)后生成一種沉淀物，將該沉淀物經(jīng)去離子水洗滌，然后過濾、干燥；干燥后加入原料③膠凝材料，并進行均勻混合，最終制得帽封材料。
3.如權(quán)利要求2所述的一種處理湖泊富營養(yǎng)化的帽封材料的制備方法，其特征在于所述的原料①天然碳酸鹽為方解石、白云石、石灰?guī)r、或鐘乳巖；所述的原料②稀土氧化物最適宜的為氯化鑭；所述的原料③膠凝材料最適宜的為水泥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于就地處理湖泊富營養(yǎng)化的帽封材料及其制備方法。更具體地說，是去除富營養(yǎng)化湖泊中的可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽的帽封材料及其制備方法。屬環(huán)境保護處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的帽封材料，其組成及重量百分比如下①天然碳酸鹽巖石或鈣工業(yè)副產(chǎn)物為65～70％；②稀土尾礦鈰鹽或鑭鹽或其稀土氧化物為10～15％；③無機膠凝材料水泥、石灰、或石膏，或有機高分子粘結(jié)劑為15～25％。將上述原料經(jīng)在20℃下攪拌混合、洗滌、過濾、干燥，最終制得顆粒狀帽封材料。該帽封材料能吸附水體中大量可溶性磷酸鹽等營養(yǎng)鹽而形成難溶化合物，并沉到底泥表層。該帽封材料能自形成一層阻隔吸附層，阻止水體污染底泥的磷酸鹽向上層水體的釋放。
文檔編號C02F1/28GK101066825SQ20071003876
公開日2007年11月7日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者錢光人, 于義忠, 陳丹, 鄧發(fā)慶, 秦磊 申請人:上海大學