一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法技术

本申请公开一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法，将活性炭、天然矿土与天然生物质材料以一定比例混合，用天然生物质材料在特定条件下的粘性使活性炭和天然矿土混合均匀，形成稳定的三元混合吸附剂，并在其孔道沉积金属水合氧化物，在其表面接枝含阳离子季铵基团的高分子长链。以三元混合吸附剂作为填料，在地表径流中吸附氮磷，并在其上面铺设生态袋，使吸附的氮、磷等营养元素为生态袋的植物生长提供营养物质，以达到吸附、回收、再利用的循环机制，大大提高了对地表径流的净化作用，也为生态改善提供了一种新途径。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法
本申请涉及污染净化
，特别是涉及一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法。
技术介绍
农业是第一产业，也是国民经济的基础。农业生产提供的食物等基本生活资料是人类社会生存和发展的首要前提。我国社会发展到今天，依旧是一个农业大国，农村人口依然占据多数。中国占有世界五分之一的人口是一个人口大国，所以国家粮食安全更是需要保障，面对日益加剧的农业环境问题更要提高警惕。近年来，农业面源污染问题对水体质量的影响已经超过点源污染所带来的影响，对水体质量和生态系统安全产生了严重威胁。沟渠作为过程控制的措施，是连接污染源和受纳水体的中间桥梁，同时也是农业面源污染控制管理的重要部分。面源污染主要是指生产活动(包括畜禽粪便的不合理排放、化肥和农药的过量施用、耕作方式不合理等生产活动)产生的一些地表污染物，随降雨冲刷形成的径流进入江河、湖泊等水体中，使水体受到严重污染。21世纪以来，随着社会经济的快速发展，面源污染已经成为威胁地表水环境的重要影响因素，成为社会经济可持续发展亟待解决的问题。其中农业面源污染已成为最大的污染物“贡献者”。随着钢筋水泥混凝土的不断普及，农村沟渠也不断完善，区域不透水下垫面的面积不断扩大，在暴雨或者其他强降水的冲刷下，导致道路，屋顶附着的污染物，随着雨水一起冲入沟渠，从而造成了农村地区也有一定程度的雨水径流污染的不断加剧。在不断发展的农业生产活动中，需要同时面对降雨所带来的径流污染，也同时需要警惕由灌溉水排放的农业面源污染。与此同时排入河流湖泊中的氮、磷等营养物质不断增加，导致水体富营养化问题日益严重。水体富营养化后使得水生态环境遭到破坏，单一物种疯狂生长，从而破坏整个生态系统的生态平衡。传统的氮磷去除方法均存在操作条件严格，产生一定的二次污染以及氮、磷一类的优质营养物质无法回收的缺点。在众多的水处理技术中，吸附法可以用于去除不同类型的污染物。吸附法主要是通过吸附剂上的表面活性基团与吸附质产生键合作用，实现污染物的富集，其优势在于：适用水体较为广泛；处理过程对环境十分友好；不会造成二次污染；使用成本低；且具有可回收性质。季铵盐是一类氮原子上接有四个官能团的阳离子性有机化合物，四个官能团中至少有一个为长链烷基，其余为甲基、苯基或酯基，由于其较高的表面活性，所以广泛被运用于材料的表面改性。申请内容解决的技术问题：本申请需要解决的技术问题是现有技术中富营养化带来的环境问题，提供一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法，以天然矿土、生物质吸附材料作为载体的氮磷吸附剂，以实现对地表径流污染物的去除，提供一种氮磷回收机制，在吸附剂材料上面，铺设生态袋，将吸收的氮磷作为植被的营养物质。镧是一种环境友好的良性稀土材料，由于其与磷酸盐的结合能力较强，尤其是水合氧化镧所形成的纳米颗粒，对磷酸盐具有较高的吸附能力。但是水合氧化镧纳米颗粒难以回收，在实际污水处理运用中十分受限。技术方案：一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法，步骤为：第一步，填料的具体合成步骤：将1-20g天然生物质材料，放入到100-500mLpH在2-5之间的盐酸溶液中搅拌，搅拌速度200-2000r/min，搅拌时间1-5h，使天然生物质材料充分溶解得天然生物质材料酸性溶液；第二步：将颗粒活性炭和天然矿土以质量比0.1-1:1称取，投入天然生物质材料酸性溶液中，在搅拌速度200-2000r/min下搅拌1-5h得混合材料；第三步：将混合材料中固体捞出后烘干，烘干温度100-120℃，烘干时间5-12h，倒入质量比10％-80％的氯化镧溶液中，在20-80℃下搅拌3-9h，搅拌速度200-2000r/min，捞出固体后在温度100-120℃下烘干5-12h；第四步：将烘干后的材料放入质量比5％-50％NaOH溶液中，在20-80℃下搅拌，搅拌速度200-2000r/min，干燥存放得反应完成的天然生物质、颗粒活性炭与天然矿土的混合材料；第五步：称取0.1-2g过硫酸钾，加入10mL的去离子水中得到过硫酸钾溶液；称取0.5-5g季铵单体加入10mL去离子水中溶解，并将上一步的反应完成的天然生物质、颗粒活性炭与天然矿土的混合材料加入其中，在氮气保护条件下，以1-2滴/秒的速度滴加过硫酸钾水溶液，滴加完毕后，继续在氮气保护条件下，保持温度在25-50℃，搅拌200-2000r/min，且反应时间不低于24小时得接枝季铵单体的混合材料；第六步：将接枝季铵单体的混合材料，装入40cm×(40、60、80)cm尺寸的尼龙编织网袋中即可；第七步：生态袋的具体填装步骤：将5-15kg的土壤与2-10g植物种子混合并搅拌均匀即可，分别装入40cm×(40、60、80)cm尺寸的绿色生态袋中；第八步：将装有接枝季铵单体的混合材料的尼龙编织网袋放入宽度为60cm的沟渠中，对沟渠中灌溉废水所含的氮磷造成的地表径流污染，通过吸附去除。第九步：在装有接枝季铵单体的混合材料的尼龙编织网袋表面铺设带有土壤和植物种子的生态袋，尼龙编织网袋中的混合材料作为吸附剂，吸附的氮磷通过缓慢传质，为生态袋中装有的植物种子生长提供养分。作为本申请的一种优选技术方案：所述第二步中颗粒活性炭为椰壳颗粒活性炭、竹子颗粒活性炭、秸秆颗粒活性炭中的一种或几种。作为本申请的一种优选技术方案：所述第二步中天然矿土为钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、硅藻土、高岭土中的一种或几种。作为本申请的一种优选技术方案：所述氯化镧溶液200-1000mL，氯化镧溶液中包含20％体积比的乙醇。作为本申请的一种优选技术方案：所述天然生物质材料为天然高分子材料。作为本申请的一种优选技术方案：所述天然高分子材料包括但不限于壳聚糖、淀粉、木质素。作为本申请的一种优选技术方案：所述土壤包括但不限于砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤。作为本申请的一种优选技术方案：所述植物种子包括但不限于四季青、果岭草、马尼龙。作为本申请的一种优选技术方案：所述本申请保护的是地表径流污染负荷阻断及强化净化方法，并将截留到的氮磷为植物生长提供养分。作为本申请的一种优选技术方案：所述壳聚糖的分子量为10-30万，酸性溶液为pH在2-5之间的盐酸，壳聚糖、盐酸、水的质量比为1:1:100，搅拌磁子转速在200-2000r/min。有益效果：本申请所述一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、采用吸附剂作为填料，在地表径流中吸附氮磷，并在其上面铺设生态袋，使吸附的氮、磷等营养元素为生态袋的植物生长提供营养物质，以达到吸附、回收、再利用的循环机制，大大提高了对地表径流的净化作用，也为生态改善提供了一种新途径；2、以天然矿土、生物质吸附材料作为载体的氮磷吸附剂，实现对地表径流污染物的去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法，其特征在于，步骤为：/n第一步，填料的具体合成步骤：将1-20 g天然生物质材料，放入到100-500 mL pH在2-5之间的盐酸溶液中搅拌，搅拌速度200-2000 r/min，搅拌时间1-5 h，使天然生物质材料充分溶解得天然生物质材料酸性溶液；/n第二步：将颗粒活性炭和天然矿土以质量比0.1-1:1称取，投入天然生物质材料酸性溶液中，在搅拌速度200-2000 r/min下搅拌1-5h得混合材料；/n第三步：将混合材料中固体捞出后烘干，烘干温度100-120℃，烘干时间5-12h，倒入质量比10%-80%的氯化镧溶液中，在20-80℃下搅拌3-9h，搅拌速度200-2000r/min，捞出固体后在温度100-120℃下烘干5-12h；/n第四步：将烘干后的材料放入质量比5%-50% NaOH溶液中，在20-80℃下搅拌，搅拌速度200-2000 r/min，干燥存放得反应完成的天然生物质、颗粒活性炭与天然矿土的混合材料；/n第五步：称取0.1-2g过硫酸钾，加入10mL的去离子水中得到过硫酸钾溶液；称取0.5-5g季铵单体加入10mL去离子水中溶解，并将上一步的反应完成的天然生物质、颗粒活性炭与天然矿土的混合材料加入其中，在氮气保护条件下，以1-2滴/秒的速度滴加过硫酸钾水溶液，滴加完毕后，继续在氮气保护条件下，保持温度在25-50℃，搅拌200-2000r/min，且反应时间不低于24小时得接枝季铵单体的混合材料；/n第六步：将接枝季铵单体的混合材料，装入40 cm×(40、60、80) cm尺寸的尼龙编织网袋中即可；/n第七步，生态袋的具体填装步骤：将5-15 kg的土壤与2-10 g植物种子混合并搅拌均匀即可，分别装入40 cm×(40、60、80) cm尺寸的绿色生态袋中；/n第八步：将装有接枝季铵单体的混合材料的尼龙编织网袋放入宽度为60 cm的沟渠中，对沟渠中灌溉废水所含的氮磷造成的地表径流污染，通过吸附去除；/n第九步：在装有接枝季铵单体的混合材料的尼龙编织网袋表面铺设带有土壤和植物种子的生态袋，尼龙编织网袋中的混合材料作为吸附剂，吸附的氮磷通过缓慢传质，为生态袋中装有的植物种子生长提供养分。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于生态填料和生态袋地表径流污染负荷阻断及强化净化方法，其特征在于，步骤为：
第一步，填料的具体合成步骤：将1-20g天然生物质材料，放入到100-500mLpH在2-5之间的盐酸溶液中搅拌，搅拌速度200-2000r/min，搅拌时间1-5h，使天然生物质材料充分溶解得天然生物质材料酸性溶液；
第二步：将颗粒活性炭和天然矿土以质量比0.1-1:1称取，投入天然生物质材料酸性溶液中，在搅拌速度200-2000r/min下搅拌1-5h得混合材料；
第三步：将混合材料中固体捞出后烘干，烘干温度100-120℃，烘干时间5-12h，倒入质量比10%-80%的氯化镧溶液中，在20-80℃下搅拌3-9h，搅拌速度200-2000r/min，捞出固体后在温度100-120℃下烘干5-12h；
第四步：将烘干后的材料放入质量比5%-50%NaOH溶液中，在20-80℃下搅拌，搅拌速度200-2000r/min，干燥存放得反应完成的天然生物质、颗粒活性炭与天然矿土的混合材料；
第五步：称取0.1-2g过硫酸钾，加入10mL的去离子水中得到过硫酸钾溶液；称取0.5-5g季铵单体加入10mL去离子水中溶解，并将上一步的反应完成的天然生物质、颗粒活性炭与天然矿土的混合材料加入其中，在氮气保护条件下，以1-2滴/秒的速度滴加过硫酸钾水溶液，滴加完毕后，继续在氮气保护条件下，保持温度在25-50℃，搅拌200-2000r/min，且反应时间不低于24小时得接枝季铵单体的混合材料；
第六步：将接枝季铵单体的混合材料，装入40cm×(40、60、80)cm尺寸的尼龙编织网袋中即可；
第七步，生态袋的具体填装步骤：将5-15kg的土壤与2-10g植物种子混合并搅拌均匀即可，分别装入40cm×(40、60、80)cm尺寸的绿色生态袋中；
第八步：将装有接枝季铵单体的混合材料的尼龙编织网袋放入宽度为60cm的沟渠中，对沟渠中灌溉废水所含的氮磷造成的地表径流污染，通过吸附去除；
第九步：在装有接枝季铵单体的混合材料的尼龙编织网袋表面铺设带有土壤和植物种子的生态袋，尼龙编织网袋中的混合材料作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨朕，高超，杨维本，刘子帆，周世豪，侯意如，杨刘星，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32