一種用于人工濕地的吸附緩釋填料及其制備方法技術

本發明專利技術屬于環保新材料領域，具體涉及一種用于人工濕地的吸附緩釋填料及其制備方法。該填料的制備方法依次包括對基體材料的酸液浸泡活化、對活化后基體材料的聚苯胺覆膜、對覆膜后的基體材料的銅溶液浸泡復合處理及與生物質材料及粘合劑混合后的鍛燒成孔處理等步驟。本發明專利技術提供的吸附緩釋填料的吸附量大、吸附能力強，當進水中氮磷等污染物因含量較多而無法被人工濕地表層的植物吸收完全時，填料可對多出的污染物進行有效吸附；其還具有緩釋能力，當氮磷等污染物含量低而無法滿足植物生長時，其可以緩慢釋放氮和磷等營養物質，以滿足植物的生長需求。制備該吸附緩釋材料的主要原料為蒙脫土、高嶺土和凹凸棒土及生物質材料等廉價產品，生產成本低。

Adsorption slow release filler for artificial wetland and preparation method thereof

The invention belongs to the field of environmental protection new material, in particular to an adsorption slow release filler used for an artificial wetland and a preparation method thereof. The packing of the preparation method comprises the acid soak on the matrix materials on the activation and activation of matrix material, polyaniline coated copper solution combined treatment on the coated substrate material and binder and biomass materials after calcination hole processing. The adsorption capacity of sustained-release filler provided by the invention, strong adsorption capacity, when the water pollutants such as nitrogen and phosphorus for more content to be the surface of the artificial wetland plants absorb completely, the filler can effectively adsorption of pollutants more; it also has a sustained ability when the concentration of nitrogen and phosphorus pollutants such as low to meet the plant growth, it can slow the release of nitrogen and phosphorus and other nutrients, to meet the needs of plant growth. The main raw material for preparing the adsorption release material is cheap products such as montmorillonite, kaolin, attapulgite and biomass material, and the production cost is low.

【技術實現步驟摘要】
一種用于人工濕地的吸附緩釋填料及其制備方法
本專利技術屬于環保新材料領域，具體涉及一種用于人工濕地的吸附緩釋填料及其制備方法。
技術介紹
近年來，我國水環境狀況日趨惡化，出現了湖泊富營養化、近岸海域赤潮、河流和水庫的有機污染等問題，威脅到居民的引水安全和人民群眾的健康。人工濕地污水處理工藝由于其具有水質凈化效果好、基建運行費用低、能耗低、維護管理簡單、抗沖擊負荷能力強等特點，而且能夠為野生動物提供棲息地、提高生態景觀的美學價值，所以在生活污水、工業廢水、農業面源污水、城市暴雨徑流和富營養化水體等方面均得到了廣泛的應用目前人工濕地都是利用水生植物發達的根部與填料顆粒攔截污水中可沉降及可絮凝的固體，同時依靠附著在植物根部的微生物對污水中的有害物質進行降解，達到水質凈化的目的。現有的人工濕地技術的不足之處在于，當水質水量有較大變化或者水生植物枯萎收割的季節時，經人工濕地的出水可能就無法滿足達標要求。
技術實現思路
為克服現有技術中的不足，本專利技術提供一種可用于人工濕地的吸附緩釋填料及其制備方法，在現有人工濕地的填料層鋪設一層該吸附緩釋填料，當水體流過時，水中的污染物一部分被植物吸收利用，一部分被該吸附緩釋材料吸附，當進水中氮磷等物質濃度較小無法滿足植物生長需求時，填料慢慢釋放其內已吸附的有機物和氮磷供植物體生長需要，當進水中氮磷等物質濃度較大，植物無法完全吸附時，可以利用吸附材料的吸附性能對污水中多余的污染物進行吸附，以使出水滿足達標要求。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種用于人工濕地的吸附緩釋填料的制備方法，其包括如下步驟：S1.活化：將用200～2000目篩篩選后的基體材料投入反應器中并以酸溶液將其浸沒，攪拌活化1-12h，離心分離并水洗至中性，干燥，即得活化基體材料，備用；S2.覆膜：將S1中的活化基體材料與水混合，打漿得漿液，加入酸溶液，再依次加入苯胺和引發劑，引發劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀和過硫酸銨等過硫酸鹽中的一種或多種，其可引發苯胺發生聚合反應并與基體材料充分混合，常溫攪拌反應2-8h，抽濾、水洗、干燥、研磨、過篩，得到200～2000目覆膜基體材料；S3.復合：將S2中的覆膜基體材料與含Cu2+溶液混合，用緩沖溶液調節體系的pH至6，40-80℃下恒溫反應0.5-4h，過濾，濾餅用去離子水洗滌至濾液中Cu2+<0.05mg/L,干燥，研磨，得粉末狀含銅復合材料；S4.鍛燒:按照重量份數計，將60-80份S3中的含銅復合材料、10-20份粉末狀生物質材料(粒徑小于200目)、5-10份粘合劑和10-20份水攪拌混合均勻，然后于150-400℃下鍛燒2-4h，無氧環境下冷卻至室溫，即得所述用于人工濕地的吸附緩釋填料。具體的，S1中的基體材料為蒙脫土、高嶺土和凹凸棒土中的任意一種或任意多種的混合。具體的，S1和S2中的酸溶液為鹽酸、硫酸或硝酸，其濃度為0.5-4mol/L。具體的，S2中漿液中活化基體材料與水的質量比為1：(5～10)，S2中酸溶液的體積為漿液體積的1-5％。具體的，S2中苯胺與活化基體材料的質量比為0.1-1：1，苯胺與引發劑的質量比為1：0.001-0.01。具體的，S3中的含Cu2+溶液中Cu2+的濃度為50-800mg/L，S3中覆膜基體材料與含Cu2+溶液的用量比為30-60g:250mL。具體的，S3中的緩沖溶液為NaAC-HAC緩沖溶液。具體的，S4中的生物質材料為稻草秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈、稻殼、小麥殼、木屑、紙屑和玉米芯中的任一種或任意多種的混合。具體的，S4中的粘合劑為黏土或由氧化鎂、六偏磷酸鈉、水、硅溶膠組成的復合粘合劑。本專利技術還提供一種用于人工濕地的吸附緩釋填料，其通過上述方法制備得到。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：1)本專利技術提供的吸附緩釋填料的吸附量大、吸附能力強，當進水中氮磷等污染物因含量較多而無法被人工濕地表層的植物吸收完全時，該吸附緩釋填料可對多出的污染物進行有效吸附，以使人工濕地處理后的出水滿足達標要求；2)本專利技術提供的吸附緩釋填料具有緩釋能力，當進水少或進水中氮磷等污染物含量低時而無法滿足人工濕地表層的植物生長時，該吸附緩釋填料可將其內之前吸附的氮磷等物質緩慢向植物根系處氮磷含量很低的水體中釋放，以滿足植物的生長需求，綜上可知使用本專利技術提供的吸附緩釋填料后，人工濕地承受外界環境變化(進水量大小變化、進水中污物含量多少變化等)的能力更強；3)制備該吸附緩釋材料的主要原料為蒙脫土、高嶺土和凹凸棒土及生物質材料等廉價產品，故其生產成本較低。具體實施方式以下結合具體實施例對本專利技術的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本專利技術，并非用于限定本專利技術的范圍。實施例1S1.活化：將粒徑為200-2000目的蒙脫土基體材料投入反應器中并以0.5mol/L的鹽酸溶液將其浸沒，攪拌活化12h，離心分離并水洗至中性，干燥，即得活化基體材料，備用；S2.覆膜：將S1中的活化基體材料50g與250mL水混合，打漿得漿液，加入0.5mol/L的鹽酸溶液12.5mL，再依次加入5g苯胺和0.05g引發劑，常溫攪拌反應2h，抽濾、水洗、干燥、研磨、過篩，即得覆膜基體材料,其粒徑為200-2000目；S3.復合：將S2中的覆膜基體材料30g與含Cu2+50mg/L的溶液250mL混合，用NaAC-HAC緩沖溶液調節體系的pH至6，40℃下恒溫反應4h，過濾，濾餅用去離子水洗滌至Cu2+含量低于0.05mg/L,干燥，研磨，得粉末狀含銅復合材料，其粒徑在200目以下(等于或小于200目顆粒的粒徑)；S4.鍛燒:按照重量份數計，將60份S3中的含銅復合材料、10份玉米秸稈(粒徑小于200目)、5份黏土和10份水攪拌混合均勻，然后于150℃下鍛燒4h，無氧環境下冷卻至室溫，即得所述用于人工濕地的吸附緩釋填料。實施例2S1.活化：將粒徑為200-2000目的高嶺土基體材料投入反應器中并以4mol/L的鹽酸溶液將其浸沒，攪拌活化1h，離心分離并水洗至中性，干燥，即得活化基體材料，備用；S2.覆膜：將S1中的活化基體材料50g與500mL水混合，打漿得漿液，加入4mol/L的鹽酸溶液25mL，再依次加入50g苯胺和0.05g引發劑，常溫攪拌反應2-8h，抽濾、水洗、干燥、研磨、過篩，即得覆膜基體材料,其粒徑為200-2000目；S3.復合：將S2中的覆膜基體材料45g與含Cu2+800mg/L的溶液250mL混合，用NaAC-HAC緩沖溶液調節體系的pH至6，60℃下恒溫反應2h，過濾，濾餅用去離子水洗滌至Cu2+含量低于0.05mg/L,干燥，研磨，得粉末狀含銅復合材料，其粒徑在200目以下；S4.鍛燒:按照重量份數計，將70份S3中的含銅復合材料、15份小麥殼(粒徑小于200目)、7份黏土和15份水攪拌混合均勻，然后于260℃下鍛燒3h，無氧環境下冷卻至室溫，即得所述用于人工濕地的吸附緩釋填料。實施例3S1.活化：將粒徑為200-2000目的凹凸棒土基體材料投入反應器中并以2mol/L的鹽酸溶液將其浸沒，攪拌活化6h，離心分離并水洗至中性，干燥，即得活化基體材料，備用；S2.覆膜：將S1中的活化基體材料50g與400mL水混合，打漿得漿液，加入2mol/L的鹽酸溶液1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于人工濕地的吸附緩釋填料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：S1.活化：將篩選后的基體材料投入反應器中并以酸溶液將其浸沒，攪拌活化1?12h，離心分離并水洗至中性，干燥，即得活化基體材料，備用；S2.覆膜：將S1中的活化基體材料與水混合，打漿得漿液，加入酸溶液，再依次加入苯胺和引發劑，常溫攪拌反應2?8h，抽濾、水洗、干燥、研磨、過篩，即得覆膜基體材料；S3.復合：將S2中的覆膜基體材料與含Cu

【技術特征摘要】
1.一種用于人工濕地的吸附緩釋填料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：S1.活化：將篩選后的基體材料投入反應器中并以酸溶液將其浸沒，攪拌活化1-12h，離心分離并水洗至中性，干燥，即得活化基體材料，備用；S2.覆膜：將S1中的活化基體材料與水混合，打漿得漿液，加入酸溶液，再依次加入苯胺和引發劑，常溫攪拌反應2-8h，抽濾、水洗、干燥、研磨、過篩，即得覆膜基體材料；S3.復合：將S2中的覆膜基體材料與含Cu2+溶液混合，用緩沖溶液調節體系的pH至6，40-80℃下恒溫反應0.5-4h，過濾，濾餅用去離子水洗滌至洗滌濾液中Cu2+含量低于0.05mg/L,干燥，研磨，得粉末狀含銅復合材料；S4.鍛燒:按照重量份數計，將60-80份S3中的含銅復合材料、10-20份生物質材料、5-10份粘合劑和10-20份水攪拌混合均勻，然后于150-400℃下鍛燒2-4h，無氧環境下冷卻至室溫，即得所述用于人工濕地的吸附緩釋填料。2.根據權利要求1所述的一種用于人工濕地的吸附緩釋填料的制備方法，其特征在于，S1中的基體材料為蒙脫土、高嶺土和凹凸棒土中的任意一種或任意多種的混合。3.根據權利要求1所述的一種用于人工濕地的吸附緩釋填料的制備方法，其特征在于，S1和S2中的酸溶液為鹽酸、硫酸或硝酸，其濃度為0.5-4mol/L。4.根據權利要求1所述的一種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陰艷華，張圓，劉丹，章北霖，
申請(專利權)人：武漢芳笛環保股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42