一种用于人工湿地的吸附缓释填料及其制备方法技术

本发明专利技术属于环保新材料领域，具体涉及一种用于人工湿地的吸附缓释填料及其制备方法。该填料的制备方法依次包括对基体材料的酸液浸泡活化、对活化后基体材料的聚苯胺覆膜、对覆膜后的基体材料的铜溶液浸泡复合处理及与生物质材料及粘合剂混合后的锻烧成孔处理等步骤。本发明专利技术提供的吸附缓释填料的吸附量大、吸附能力强，当进水中氮磷等污染物因含量较多而无法被人工湿地表层的植物吸收完全时，填料可对多出的污染物进行有效吸附；其还具有缓释能力，当氮磷等污染物含量低而无法满足植物生长时，其可以缓慢释放氮和磷等营养物质，以满足植物的生长需求。制备该吸附缓释材料的主要原料为蒙脱土、高岭土和凹凸棒土及生物质材料等廉价产品，生产成本低。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种用于人工湿地的吸附缓释填料及其制备方法
本专利技术属于环保新材料领域，具体涉及一种用于人工湿地的吸附缓释填料及其制备方法。
技术介绍
近年来，我国水环境状况日趋恶化，出现了湖泊富营养化、近岸海域赤潮、河流和水库的有机污染等问题，威胁到居民的引水安全和人民群众的健康。人工湿地污水处理工艺由于其具有水质净化效果好、基建运行费用低、能耗低、维护管理简单、抗冲击负荷能力强等特点，而且能够为野生动物提供栖息地、提高生态景观的美学价值，所以在生活污水、工业废水、农业面源污水、城市暴雨径流和富营养化水体等方面均得到了广泛的应用目前人工湿地都是利用水生植物发达的根部与填料颗粒拦截污水中可沉降及可絮凝的固体，同时依靠附着在植物根部的微生物对污水中的有害物质进行降解，达到水质净化的目的。现有的人工湿地技术的不足之处在于，当水质水量有较大变化或者水生植物枯萎收割的季节时，经人工湿地的出水可能就无法满足达标要求。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种可用于人工湿地的吸附缓释填料及其制备方法，在现有人工湿地的填料层铺设一层该吸附缓释填料，当水体流过时，水中的污染物一部分被植物吸收利用，一部分被该吸附缓释材料吸附，当进水中氮磷等物质浓度较小无法满足植物生长需求时，填料慢慢释放其内已吸附的有机物和氮磷供植物体生长需要，当进水中氮磷等物质浓度较大，植物无法完全吸附时，可以利用吸附材料的吸附性能对污水中多余的污染物进行吸附，以使出水满足达标要求。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于人工湿地的吸附缓释填料的制备方法，其包括如下步骤：S1.活化：将用200～2000目筛筛选后的基体材料投入反应器中并以酸溶液将其浸没，搅拌活化1-12h，离心分离并水洗至中性，干燥，即得活化基体材料，备用；S2.覆膜：将S1中的活化基体材料与水混合，打浆得浆液，加入酸溶液，再依次加入苯胺和引发剂，引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵等过硫酸盐中的一种或多种，其可引发苯胺发生聚合反应并与基体材料充分混合，常温搅拌反应2-8h，抽滤、水洗、干燥、研磨、过筛，得到200～2000目覆膜基体材料；S3.复合：将S2中的覆膜基体材料与含Cu2+溶液混合，用缓冲溶液调节体系的pH至6，40-80℃下恒温反应0.5-4h，过滤，滤饼用去离子水洗涤至滤液中Cu2+<0.05mg/L,干燥，研磨，得粉末状含铜复合材料；S4.锻烧:按照重量份数计，将60-80份S3中的含铜复合材料、10-20份粉末状生物质材料(粒径小于200目)、5-10份粘合剂和10-20份水搅拌混合均匀，然后于150-400℃下锻烧2-4h，无氧环境下冷却至室温，即得所述用于人工湿地的吸附缓释填料。具体的，S1中的基体材料为蒙脱土、高岭土和凹凸棒土中的任意一种或任意多种的混合。具体的，S1和S2中的酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸，其浓度为0.5-4mol/L。具体的，S2中浆液中活化基体材料与水的质量比为1：(5～10)，S2中酸溶液的体积为浆液体积的1-5％。具体的，S2中苯胺与活化基体材料的质量比为0.1-1：1，苯胺与引发剂的质量比为1：0.001-0.01。具体的，S3中的含Cu2+溶液中Cu2+的浓度为50-800mg/L，S3中覆膜基体材料与含Cu2+溶液的用量比为30-60g:250mL。具体的，S3中的缓冲溶液为NaAC-HAC缓冲溶液。具体的，S4中的生物质材料为稻草秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、稻壳、小麦壳、木屑、纸屑和玉米芯中的任一种或任意多种的混合。具体的，S4中的粘合剂为黏土或由氧化镁、六偏磷酸钠、水、硅溶胶组成的复合粘合剂。本专利技术还提供一种用于人工湿地的吸附缓释填料，其通过上述方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术提供的吸附缓释填料的吸附量大、吸附能力强，当进水中氮磷等污染物因含量较多而无法被人工湿地表层的植物吸收完全时，该吸附缓释填料可对多出的污染物进行有效吸附，以使人工湿地处理后的出水满足达标要求；2)本专利技术提供的吸附缓释填料具有缓释能力，当进水少或进水中氮磷等污染物含量低时而无法满足人工湿地表层的植物生长时，该吸附缓释填料可将其内之前吸附的氮磷等物质缓慢向植物根系处氮磷含量很低的水体中释放，以满足植物的生长需求，综上可知使用本专利技术提供的吸附缓释填料后，人工湿地承受外界环境变化(进水量大小变化、进水中污物含量多少变化等)的能力更强；3)制备该吸附缓释材料的主要原料为蒙脱土、高岭土和凹凸棒土及生物质材料等廉价产品，故其生产成本较低。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1S1.活化：将粒径为200-2000目的蒙脱土基体材料投入反应器中并以0.5mol/L的盐酸溶液将其浸没，搅拌活化12h，离心分离并水洗至中性，干燥，即得活化基体材料，备用；S2.覆膜：将S1中的活化基体材料50g与250mL水混合，打浆得浆液，加入0.5mol/L的盐酸溶液12.5mL，再依次加入5g苯胺和0.05g引发剂，常温搅拌反应2h，抽滤、水洗、干燥、研磨、过筛，即得覆膜基体材料,其粒径为200-2000目；S3.复合：将S2中的覆膜基体材料30g与含Cu2+50mg/L的溶液250mL混合，用NaAC-HAC缓冲溶液调节体系的pH至6，40℃下恒温反应4h，过滤，滤饼用去离子水洗涤至Cu2+含量低于0.05mg/L,干燥，研磨，得粉末状含铜复合材料，其粒径在200目以下(等于或小于200目颗粒的粒径)；S4.锻烧:按照重量份数计，将60份S3中的含铜复合材料、10份玉米秸秆(粒径小于200目)、5份黏土和10份水搅拌混合均匀，然后于150℃下锻烧4h，无氧环境下冷却至室温，即得所述用于人工湿地的吸附缓释填料。实施例2S1.活化：将粒径为200-2000目的高岭土基体材料投入反应器中并以4mol/L的盐酸溶液将其浸没，搅拌活化1h，离心分离并水洗至中性，干燥，即得活化基体材料，备用；S2.覆膜：将S1中的活化基体材料50g与500mL水混合，打浆得浆液，加入4mol/L的盐酸溶液25mL，再依次加入50g苯胺和0.05g引发剂，常温搅拌反应2-8h，抽滤、水洗、干燥、研磨、过筛，即得覆膜基体材料,其粒径为200-2000目；S3.复合：将S2中的覆膜基体材料45g与含Cu2+800mg/L的溶液250mL混合，用NaAC-HAC缓冲溶液调节体系的pH至6，60℃下恒温反应2h，过滤，滤饼用去离子水洗涤至Cu2+含量低于0.05mg/L,干燥，研磨，得粉末状含铜复合材料，其粒径在200目以下；S4.锻烧:按照重量份数计，将70份S3中的含铜复合材料、15份小麦壳(粒径小于200目)、7份黏土和15份水搅拌混合均匀，然后于260℃下锻烧3h，无氧环境下冷却至室温，即得所述用于人工湿地的吸附缓释填料。实施例3S1.活化：将粒径为200-2000目的凹凸棒土基体材料投入反应器中并以2mol/L的盐酸溶液将其浸没，搅拌活化6h，离心分离并水洗至中性，干燥，即得活化基体材料，备用；S2.覆膜：将S1中的活化基体材料50g与400mL水混合，打浆得浆液，加入2mol/L的盐酸溶液1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于人工湿地的吸附缓释填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.活化：将筛选后的基体材料投入反应器中并以酸溶液将其浸没，搅拌活化1‑12h，离心分离并水洗至中性，干燥，即得活化基体材料，备用；S2.覆膜：将S1中的活化基体材料与水混合，打浆得浆液，加入酸溶液，再依次加入苯胺和引发剂，常温搅拌反应2‑8h，抽滤、水洗、干燥、研磨、过筛，即得覆膜基体材料；S3.复合：将S2中的覆膜基体材料与含Cu

【技术特征摘要】
1.一种用于人工湿地的吸附缓释填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.活化：将筛选后的基体材料投入反应器中并以酸溶液将其浸没，搅拌活化1-12h，离心分离并水洗至中性，干燥，即得活化基体材料，备用；S2.覆膜：将S1中的活化基体材料与水混合，打浆得浆液，加入酸溶液，再依次加入苯胺和引发剂，常温搅拌反应2-8h，抽滤、水洗、干燥、研磨、过筛，即得覆膜基体材料；S3.复合：将S2中的覆膜基体材料与含Cu2+溶液混合，用缓冲溶液调节体系的pH至6，40-80℃下恒温反应0.5-4h，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤滤液中Cu2+含量低于0.05mg/L,干燥，研磨，得粉末状含铜复合材料；S4.锻烧:按照重量份数计，将60-80份S3中的含铜复合材料、10-20份生物质材料、5-10份粘合剂和10-20份水搅拌混合均匀，然后于150-400℃下锻烧2-4h，无氧环境下冷却至室温，即得所述用于人工湿地的吸附缓释填料。2.根据权利要求1所述的一种用于人工湿地的吸附缓释填料的制备方法，其特征在于，S1中的基体材料为蒙脱土、高岭土和凹凸棒土中的任意一种或任意多种的混合。3.根据权利要求1所述的一种用于人工湿地的吸附缓释填料的制备方法，其特征在于，S1和S2中的酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸，其浓度为0.5-4mol/L。4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：阴艳华，张圆，刘丹，章北霖，
申请(专利权)人：武汉芳笛环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42