一种针对黑臭地表水环境应急处理的复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种针对黑臭地表水环境应急处理的复合材料及制备方法，属于环境科学与工程技术领域。本发明专利技术的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将活性炭和氯化钙、氨水、聚乙二醇和水置于搅拌器中搅拌均匀，之后再滴加过氧化氢，滴加结束之后，得到过氧化钙复合材料溶液；(2)在步骤(1)得到的过氧化钙复合材料溶液加入氢氧化钠溶液，直到pH值达到11.5，得到悬浮液；(3)将步骤(2)的悬浊液通过离心分离得到固体；(4)用蒸馏水洗涤步骤(3)的固体，直到残留水的最终pH达到8.4；将所得沉淀物烘干，即得到所述的复合材料。本发明专利技术的复合材料不仅处理效果好，而且效率高。

A composite material and its preparation method for the emergency treatment of black and smelly surface water environment

【技术实现步骤摘要】
一种针对黑臭地表水环境应急处理的复合材料及制备方法
本专利技术涉及一种针对黑臭地表水环境应急处理的复合材料及制备方法，属于环境科学与工程

技术介绍
随着经济的发展，水污染问题日益加重，水体富营养化甚至出现黑臭河道。至2017年2月，中国共有1861个水体(85.7％的河流和14.3％的湖泊)被标记为黑臭水。为此，2018年9月30日住房和城乡建设部与生态环境部联合发布了《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》，明确要求：至2020年底，各省、自治区地级及以上城市建成区黑臭水体消除比例高于90％。因此，如何处理黑臭水体是亟需解决的问题。当水体变成黑臭时，会丧失了水体自净功能，由于水体透明度低，污染物质多，不利于沉水植物生长，而人工曝气联合生物修复时间跨度长，见效慢。目前为了提高水体透明度，通常投加铁盐或铝盐等絮凝剂来快速缓解黑臭现象，但铁盐或铝盐对水生生物有毒，会影响后续水生态修复。活性炭具有孔隙率高、比表面积大等特点，可以吸附大部分污染物，对脱色除臭均有良好效果，但是一方面活性炭不能增加水体溶解氧，另一方面活性炭质轻，易受水流影响。
技术实现思路
为了解决上述至少一个问题，针对目前对于过氧化钙的制备和在地表水环境中的应用，均是纯材料使用或者简单按比例混合，无法完全发挥其对于水环境的作用的情况，本专利技术从分子层面实现纳米过氧化钙在活性炭表面的负载，提高材料的利用效率，减少投加量，并且可以降低过量投加导致的pH升高风险。本专利技术的第一个目的是提供一种针对黑臭地表水环境应急处理的复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将活性炭、氯化钙、氨水、聚乙二醇和水置于搅拌器中搅拌均匀，之后再滴加过氧化氢，滴加过程中继续搅拌，滴加结束之后，得到过氧化钙复合材料溶液；(2)在步骤(1)得到的过氧化钙复合材料溶液中加入氢氧化钠溶液，直到pH值达到11.5，得到悬浊液；(3)将步骤(2)的悬浊液通过离心分离得到沉淀物；(4)用蒸馏水洗涤步骤(3)的沉淀物，直到残留水的最终pH达到8.4；然后将所得沉淀物烘干，即得到所述的复合材料。在一种实施方式中，步骤(1)所述的活性炭为预处理之后的，预处理活性炭的制备方法为：将活性炭使用0.5-1.5mol/L的盐酸浸泡1.5-2.5h后，用去离子水反复冲洗至中性，再用0.5-1.5mol/L氢氧化钠浸泡1.5-2.5h后，用去离子水反复冲洗至中性，去除杂质后，105℃烘箱烘干，研磨后过200目筛。在一种实施方式中，步骤(1)所述的活性炭购自国药集团化学试剂有限公司。在一种实施方式中，步骤(1)所述的活性炭、氯化钙和水的质量比为(1-3)：13：30。在一种实施方式中，步骤(1)所述的活性炭、氨水、聚乙二醇的质量体积比为(1-3)g：15mL：120mL。在一种实施方式中，步骤(1)所述的过氧化氢为浓度为30％，滴加速率为每分钟3滴。在一种实施方式中，步骤(1)所述的氨水的浓度为1mol/L。在一种实施方式中，步骤(1)所述的搅拌均匀的具体参数设置为：搅拌速度为180rpm，搅拌时间为30min。在一种实施方式中，步骤(1)中活性炭和过氧化氢的质量体积比为(1-3)g：15mL。在一种实施方式中，步骤(1)整个反应过程中的反应温度为室温(25℃)。在一种实施方式中，步骤(2)所述的氢氧化钠溶液的pH为13。在一种实施方式中，步骤(4)所述的离心分离的参数设置为：离心速度为4000rpm，离心时间为10min。在一种实施方式中，步骤(3)所述的将离心后，先将离心后固体用NaOH溶液洗涤3次。在一种实施方式中，步骤(4)所述的用蒸馏水洗涤次数为2次。在一种实施方式中，步骤(4)所述的烘干具体为80℃真空烘箱烘干2-4h。本专利技术的第二个目的是本专利技术的制备方法得到的复合材料。本专利技术的第三个目的是本专利技术的复合材料在黑臭地表水环境应急处理中的应用。在一种实施方式中，本专利技术的复合材料在黑臭地表水中的投加量为150mg/L。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术制备的活性炭负载过氧化钙既具备活性炭吸附的性能，又具备过氧化钙释放氧气和过氧化氢的性能，能够提高过氧化钙的利用率，有利于黑臭水体生态修复。(2)本专利技术制备的活性炭负载过氧化钙针对黑臭水体污染严重的特点，用于水处理，能够很大程度提高污染物的去除效果，尤其是氮磷、重金属，也能提高水体溶解氧和透明度，去除臭味物质，不会危害环境。(3)本专利技术的复合材料处理某一劣Ⅴ类水，1天后，氨氮去除率为59％，COD去除率为65％，TP去除率为89％，水质达到Ⅴ类水标准；处理某一黑臭类水，3天后，氨氮去除率为58％，COD去除率为63％，TP去除率为87％，二甲基硫醚的去除率达到100％，臭味明显降低，水体DO达到3.12mg/L，可消除黑臭。附图说明图1为实施例1的复合材料的SEM图。图2为实施例2未投加和投加实施例1的复合材料对于城市污染水体处理中的NH4+-N随时间变化表征图。图3为实施例2未投加和投加实施例1的复合材料对于城市污染水体处理中的COD随时间变化表征图。图4为实施例2未投加和投加实施例1的复合材料对于城市污染水体处理中的总磷TP随时间变化表征图。图5为实施例3未投加和投加实施例1的复合材料对于城市污染水体处理中的溶氧量DO随时间变化表征图。图6为实施例3未投加和投加实施例1的复合材料对于黑臭河道上覆水处理中的NH4+-N随时间变化表征图。图7为实施例3未投加和投加实施例1的复合材料对于黑臭河道上覆水处理中的COD随时间变化表征图。图8为实施例3未投加和投加实施例1的复合材料对于黑臭河道上覆水处理中的NH4+-N随时间变化表征图。图9为实施例3未投加和投加实施例1的复合材料对于黑臭河道上覆水处理中的二甲基硫醚随时间变化表征图。图10为实施例3未投加和投加实施例1的复合材料对于黑臭河道上覆水处理前后黑臭水体的实际拍摄照片。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。氨氮含量的测试方法：采用纳氏试剂分光光度法，具体为：(1)标准曲线的绘制：吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL铵标准使用液(0.1mg/mL)于50mL比色管中，加水至标线，加1.0mL酒石酸钾钠溶液(0.5kg/L)，混匀；加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10min后，在波长420nm处，用光程10mm比色皿，以0浓度为参比，测量吸光度；然后绘制标准曲线；(2)水样测定：取适量的水样于50mL比色管中，稀释至标线，加1.0mL酒石酸钾钠溶液，混匀；加1.5mL纳氏试剂，混匀；显色10min后，在420nm处用紫外分光光度计(TU1810，北京普析，中国)测量吸光度；(3)计算：氨氮(mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对黑臭地表水环境应急处理的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将活性炭、氯化钙、氨水、聚乙二醇和水置于搅拌器中搅拌均匀，之后再滴加过氧化氢，滴加过程中继续搅拌，滴加结束之后，得到过氧化钙复合材料溶液；/n(2)在步骤(1)得到的过氧化钙复合材料溶液中加入氢氧化钠溶液，直到pH值达到11.5，得到悬浊液；/n(3)将步骤(2)的悬浊液通过离心分离得到沉淀物；/n(4)用蒸馏水洗涤步骤(3)的沉淀物，直到残留水的最终pH达到8.4；然后将所得沉淀物烘干，即得到所述的复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对黑臭地表水环境应急处理的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将活性炭、氯化钙、氨水、聚乙二醇和水置于搅拌器中搅拌均匀，之后再滴加过氧化氢，滴加过程中继续搅拌，滴加结束之后，得到过氧化钙复合材料溶液；
(2)在步骤(1)得到的过氧化钙复合材料溶液中加入氢氧化钠溶液，直到pH值达到11.5，得到悬浊液；
(3)将步骤(2)的悬浊液通过离心分离得到沉淀物；
(4)用蒸馏水洗涤步骤(3)的沉淀物，直到残留水的最终pH达到8.4；然后将所得沉淀物烘干，即得到所述的复合材料。


2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的活性炭、氯化钙和水的质量比为(1-3)：13：30。


3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的活性炭、氨水、聚乙二醇的质量体积比为(1-3)：15：120。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪恒锋，李雨平，姜莹莹，阮文权，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32