一种复合贝类改性生物除磷材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合贝类改性生物除磷材料及其制备方法和应用，该方法采用一定比例的厚壳贻贝壳、牡蛎壳和扇贝壳为原料，通过对粉碎后的原料进行预热处理、煅烧处理和保温处理，制得粉末状的复合贝类改性生物除磷材料，并将该除磷材料应用于废水除磷。本发明专利技术的制备工艺简单，实现了废弃资源的再利用，具有一定的社会、经济和环境效益。制备的改性生物除磷材料，其对水体磷的去除率达到了90％以上，具有很好的除磷净水能力。通过改变投加方式，用缓释包将改性生物除磷材料包裹后投入水体中，可明显提升除磷效果和维持时间。

Composite shellfish modified biological phosphorus removing material, preparation method and application thereof

The invention discloses a composite modified shellfish biological phosphorus removal material and preparation method and application thereof, the method uses a certain proportion of the shell thickness, oyster shell and shell as raw material, through preheating and calcination treatment and heat treatment of the crushed raw material to obtain the powder modified composite shell biological phosphorus removal materials, and the materials used in the removal of phosphorus removal from wastewater. The preparation process of the invention is simple, and the reutilization of the waste resources is realized, which has certain social, economic and environmental benefits. The modified biological phosphorus removal material can remove more than 90% of phosphorus in water, and has good phosphorus and water purification capacity. By changing the dosing method, the modified biological phosphorus removal material wrapped with slow release package was put into the water body, which could significantly improve the phosphorus removal effect and maintenance time.

【技术实现步骤摘要】
一种复合贝类改性生物除磷材料及其制备方法和应用
本专利技术属于水处理材料
，具体涉及一种复合贝类改性生物除磷材料及其制备方法和应用。
技术介绍
水污染问题已经严重制约了我国社会进一步发展和人民生活水平的提高。随着工业化、城市化速度加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战，在我国，尤其是小城镇的快速发展、城市人口的扩张以及农业污染等造成的水体富营养化，是我国水资源最主要的问题。富营养化导致蓝藻水华频发、威胁引用水源地安全、工农业用水无法满足等一系列严峻问题。水体富营养化的主要原因是富营养物质输入进水体生态系统中大量累计所致，其中，磷是产生水体富营养化的主要元素。目前控制、去除磷元素主要采用生物降解、化学处理、物理吸附等方法。物理吸附法是利用表面疏松多孔的材料将水体中导致富营养化有力态的磷元素吸附在其表面从而使其脱离水体。这种方法除磷效率不高，投放大量吸附剂粉料后，淤泥增多，回收困难，二次污染较为严重；化学处理法是利用投加化学试剂进入污染水体，通过与水体中游离态磷元素发生化学反应使其脱离水体，。这种方法需要投放大量的化学试剂，成本高，试剂进入水体形成的污泥会导致水体的二次污染；生物降解法是利用动物、植物、微生物等对水体中富集的磷进行去除，该方法清洁环保、不造成其他污染，但是耗时耗力运作时间间隔较长。由于上述除磷方法或多或少都存在不同程度的缺陷，因此，寻找更为环保、高效、廉价的改性生物除磷材料仍是一个不可忽视的问题。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术的目的是提供一种高效、吸附能力强、效果明显、见效快且成本低的复合贝类改性生物除磷材料及其制备方法和应用。为了解决上述问题，本专利技术提供的技术方案包括以下几个方面。本专利技术的第一方面提供了一种复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，所述除磷材料的原料配方中各组分的质量百分比为：厚壳贻贝壳30％，牡蛎壳45％，扇贝壳25％；该制备方法包括以下步骤：(1)按原料配方称取贝类生物壳，粉碎成直径为50～150mm的颗粒；(2)将粉碎后的贝类生物壳置于350～500℃温度下预热1～3小时，然后升温至700～850℃煅烧0.5～2小时；(3)将温度降至200～300℃，保温1～3小时，制得所述复合贝类改性生物除磷材料。本专利技术采用上述方法制备出高效去磷降悬改性生物材料，利用了该复合贝类改性生物除磷材料的高效阳离子极性、高效吸附能力以及与磷元素结合发生反应的特性，能够达到很好的除磷效果。由于厚壳贻贝壳、牡蛎壳和扇贝壳其主要成分为CaCO3，经过高温煅烧后CaCO3分解为CaO和CO2，并且不同的煅烧温度和煅烧时间会影响最终材料中的CaO和CaCO3的含量。CaO进入水体后，进一步水解生成氢氧化钙并释放出OH-，该OH-与水体中的磷酸根离子反应，从而使得水体中的磷元素以羟基磷灰石CaHPO4-2H2O的形式被固定下来，达到除磷净化水体的效果。优选的，步骤(2)中所述的贝类生物壳于450℃温度下预热2小时，然后于750℃的温度条件下煅烧1小时。优选的，所述步骤(3)的温度降至250℃，保温2小时。本专利技术的第二方面提供了一种利用上述第一方面的技术方案制备的复合贝类改性生物除磷材料。本专利技术的第三方面提供了一种利用上述第二方面的复合贝类改性生物除磷材料去除废水中磷的应用。在一个实施例中优选的，向含磷废水中投加3～15g所述复合贝类改性生物除磷材料，反应时间为30～40min。在一个实施例中优选的，所述复合贝类改性生物除磷材料在含磷废水中的质量浓度为0.2～0.4g/L，更优选的为0.35g/L。在一个实施例中，向废水中投加0.1～1.0g/L所述复合贝类改性生物除磷材料，处理时间为2～3d。在一个实施例中，用150～250目的缓释包包裹所述复合贝类改性生物除磷材料，然后将包裹后的材料投加到含磷废水中。在一个实施例中优选的，所述缓释包由无纺布制成。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术以废弃的厚壳贻贝壳、牡蛎壳、扇贝壳为原料，复合原料并其进行高温煅烧改性处理，制备复合贝类改性生物除磷材料，其工艺简单，实现了废弃资源的再利用，具有一定的社会、经济和环境效益。2)本专利技术制备的复合贝类改性生物除磷材料，其对含磷废水及黑臭河道中的总磷去除率在90％以上，兼顾总氮去除率在60％以上，具有很好的除磷净水能力。3)本专利技术材料除磷率最大可达到200mg/g材料使用率，通过改变投加方式，用缓释包如无纺布将改性生物除磷材料包裹后投入水体中，可明显提升除磷效果和维持时间。附图说明图1所示为本专利技术一个实施例中的改性生物除磷材料的表面结构照片。图2所示为本专利技术一个实施例中的改性生物除磷材料与传统除磷材料的除磷效果的对比图，其中，a)所示为传统除磷材料的除磷效果图；b)所示为本专利技术的改性生物除磷材料的除磷效果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中的总磷(TP)依据国家环境保护总局编著的《水和废水监测分析方法(第四版)》中规定“钼锑抗分光光度法”进行测定；总氮(TN)依据依据国家环境保护总局编著的《水和废水监测分析方法(第四版)》中规定“过硫酸钾氧化-紫外分光光度法”进行测定；叶绿素的含量依据国家环境保护总局编著的《水和废水监测分析方法(第四版)》中规定“初级生产力测定”方法进行测定。实施例1本实施例提供了一种复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)将新鲜厚壳贻贝，牡蛎，扇贝去除其中肉质组织，用清水清洗干净后，壳体自然风干2～5天，去除表面附着的杂草和其他物质备用。2)按质量百分比为厚壳贻贝壳30％，牡蛎壳45％，扇贝壳25％分别称取风干后的贝壳壳体，并将其粉碎为直径为50～150mm的颗粒。2)取上述粉碎后的颗粒约250g放入坩埚，将马弗炉通电温度上升至350℃，待温度稳定后，将坩埚放入马弗炉中预热1小时，然后将马弗炉温度升至700℃，煅烧0.5小时。3)煅烧时间到，将马弗炉温度降至200℃，保温1小时，然后关闭马弗炉电源，自然冷却，坩埚中的材料呈粉末状后取出，并在湿度不大于30％的干燥环境下保存。实施例2本实施例提供了一种复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)将新鲜厚壳贻贝，牡蛎，扇贝去除其中肉质组织，用清水清洗干净后，壳体自然风干2～5天，去除表面附着的杂草和其他物质备用。2)取上述粉碎后的颗粒约250g放入坩埚，将马弗炉通电温度上升至450℃，待温度稳定后，将坩埚放入马弗炉中预热2小时，然后将马弗炉温度升至750℃，煅烧1小时。3)煅烧时间到，将马弗炉温度降至250℃，保温2小时，然后关闭马弗炉电源，自然冷却，坩埚中的材料呈粉末状后取出，并在湿度不大于30％的干燥环境下保存。本实施例的复合贝类改性生物除磷材料的表面结构照片请参见图1。实施例3本实施例提供了一种复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)将新鲜厚壳贻贝，牡蛎，扇贝去除其中肉质组织，用清水清洗干净后，壳体自然风干2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，其特征在于，所述除磷材料的原料配方中各组分的质量百分比为：厚壳贻贝壳30％，牡蛎壳45％，扇贝壳25％；所述制备方法包括以下步骤：(1)按原料配方称取贝类生物壳，粉碎成直径为50～150mm的颗粒；(2)将粉碎后的贝类生物壳置于350～500℃温度下预热1～3小时，然后升温至700～850℃煅烧0.5～2小时；(3)将温度降至200～300℃，保温1～3小时，制得所述复合贝类改性生物除磷材料。

【技术特征摘要】
1.一种复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，其特征在于，所述除磷材料的原料配方中各组分的质量百分比为：厚壳贻贝壳30％，牡蛎壳45％，扇贝壳25％；所述制备方法包括以下步骤：(1)按原料配方称取贝类生物壳，粉碎成直径为50～150mm的颗粒；(2)将粉碎后的贝类生物壳置于350～500℃温度下预热1～3小时，然后升温至700～850℃煅烧0.5～2小时；(3)将温度降至200～300℃，保温1～3小时，制得所述复合贝类改性生物除磷材料。2.根据权利要求1所述的复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的贝类生物壳于450℃温度下预热2小时，然后于750℃的温度条件下煅烧1小时。3.根据权利要求1所述的复合贝类改性生物除磷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的温度降至250℃，保温2小时。4.一种复合贝类改性生物除磷材料，其特征在于，所述材料为采用权利要求1～3任意一项所述的制备方法制备。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，陆健健，刘亮，裴茂青，王丰毅，李廷发，
申请(专利权)人：鲲瑛上海生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31