本发明专利技术涉及固体废物综合利用技术领域，尤其涉及一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料及其制备方法与应用。该方法包括以下步骤：将玉米秸秆和赤泥研磨混匀，加水搅拌制得生料颗粒；将制得的生料颗粒在氮气气氛下焙烧制得固废基颗粒材料。其应用方法包括：将固废基颗粒材料投放到富营养化水体中，吸附去除水体中的磷，回收获得富集磷的颗粒材料；再将富集磷的颗粒材料施加在重金属污染的土壤中。本发明专利技术制备的固废基颗粒材料用于水中磷酸盐的富集和土壤重金属的钝化，实现多效利用、综合治理。综合治理。综合治理。
【技术实现步骤摘要】
一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料及其制备方法与应用
[0001]本专利技术涉及固体废物综合利用
，尤其涉及一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]日新月异的工业化进程造成水体富营养化和土壤重金属污染日趋严重。工业废水、城市污水等造成水体磷污染，导致水质下降，水体溶解氧量下降，水体中生物大量死亡的现象。同时，土壤中的微生物无法分解重金属，且重金属易于在土壤中转化为各种毒性更大的金属化合物，这些有毒物质进入食物链严重危害粮食安全和人体健康。
[0003]赤泥是氧化铝工业从铝土矿中提取铝后产生的固体废物，堆积量大，亟待开发有效的利用和处置方法。赤泥具有较高的比表面积和孔隙结构，含有Ca、Al、Fe等成分的化合物，能够吸附磷酸根及与之形成相应盐类沉淀。本身具有较强的碱性，含有大量的铝硅酸和氧化铁铝等，可以改善土壤酸性，增多的负电荷与土壤中的重金属反应形成氢氧化物或结合态沉淀或共沉淀，减少重金属的生物转移和生物有效性。纵观国内外，众多学者致力于赤泥的处理与利用，通常研究有用金属的回收与应用于污染物的去除，一般会存在二次污染、不易回收、成本高等问题。
[0004]生物炭是十分常用的土壤改良剂，可以通过多种方式影响土壤微生物活动，改善营养和碳的可用性，调节土壤pH值，保护微生物群落结构。除此之外，生物炭可降低土壤中重金属的生物可利用性和重金属的直接植物毒性。含磷材料易于与重金属生成磷酸盐类沉淀，促进土壤中重金属向稳定的残渣态转变，促使重金属的钝化，同时还可作为磷肥。此外磷作为矿物元素可以固定生物炭中的有毒元素和提高碳的化学稳定性。
[0005]因此，如何提供一种能够同时解决水体富营养化、土壤重金属污染和赤泥的处理和利用的技术方案，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料及其制备方法与应用，以解决现有技术存在的缺陷。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将玉米秸秆和赤泥研磨混匀，加水至粉末得到充分润湿，用造粒机制得生料颗粒；
[0010](2)将制得的生料颗粒在氮气气氛下焙烧制得固废基颗粒材料。
[0011]优选的，所述赤泥和玉米秸秆的质量比为1:0.8～1.2。
[0012]优选的，所述赤泥为氧化铝工业烧结法生产过程排放的废渣，制得的生料颗粒粒
径为5～7mm。
[0013]优选的，所述研磨混合为先研磨后混合，所述玉米秸秆和赤泥研磨后粒径独立的≥100目。
[0014]优选的，所述焙烧的温度为550～650℃，焙烧的时间为15～25min。
[0015]本专利技术还提供了一种由上述制备方法制备得到的用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料。
[0016]本专利技术还提供了一种上述用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的应用方法，包括以下步骤：
[0017]S1、将固废基颗粒材料投放到富营养化水体中，吸附去除水体中的磷，回收获得富集磷的颗粒材料；
[0018]S2、将富集磷的颗粒材料施加在重金属污染的土壤中。
[0019]优选的，所述S1的吸附是将固废基颗粒材料放置于循环泵内芯作为过滤材料，通过过滤系统的水流循环，将进水中的磷过滤附着在颗粒材料上，所述富营养化水体中磷元素的含量为0.02～0.10mg/L，所述过滤系统的水流速为50～70m3/d。
[0020]优选的，所述固废基颗粒材料在单一循环泵内芯用量为8～12kg，更换周期为50～250d。
[0021]优选的，富集磷的颗粒材料的用量为受污染土壤质量的1～3％，所述受污染土壤的重金属污染程度≥200mg/kg。
[0022]经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下的有益效果：
[0023](1)本专利技术选用铝业公司烧结法赤泥和玉米秸秆作为原材料，廉价易得，来源广泛，实现了废物再利用。
[0024](2)本专利技术选用的赤泥和玉米秸秆疏松多孔，偏碱性，可高效钝化重金属。
[0025](3)本专利技术制备的复合材料在550～650℃缺氧焙烧下进一步形成了具有钝化重金属作用的金属
‑
有机配合物和亚铁Fe(II)。
[0026](4)本专利技术选用的赤泥经过高温焙烧具有更高的比表面积和孔容，可为吸附作用提供更多的结合位点，有利于吸附质在吸附剂内的扩散。同时含有的金属化合物可以与磷酸盐形成沉淀附着物，增大了磷酸根的吸附效果。
[0027](5)本专利技术选用玉米秸秆焙烧获得生物炭，作为土壤改良剂，可平衡酸碱，是一种天然绿肥。
[0028](6)本专利技术获得的材料用于水体磷富集后投加在重金属污染土壤中，其中吸附的磷成分不仅有助于重金属的钝化，还能作为磷肥改良土壤，并同步固定材料自身有毒元素和提高生物炭中碳的化学稳定性，有利于赤泥和玉米秸秆的土壤化处置。
[0029](7)本专利技术凝结焙烧制备颗粒材料，制备工序简单，且硬度较高、结构稳定、易于回收。
[0030](8)本专利技术制备的固废基颗粒材料用于水中磷酸盐的富集和土壤重金属的钝化，实现多效利用、综合治理。
附图说明
[0031]图1为本专利技术固废基颗粒材料用于水体磷富集的过滤装置简图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的制备方法，包括以下步骤：
[0033](1)将玉米秸秆和赤泥研磨混匀，加水至粉末得到充分润湿，用造粒机制得生料颗粒；
[0034](2)将制得的生料颗粒在氮气气氛下焙烧制得固废基颗粒材料。
[0035]在本专利技术中，所述赤泥和玉米秸秆的质量比为1:0.8～1.2，优选为1:0.9～1。
[0036]在本专利技术中，所述赤泥为氧化铝工业烧结法生产过程排放的废渣，制得的生料颗粒粒径为5～7mm，优选为5.5～6.5mm。
[0037]在本专利技术中，所述研磨混合为先研磨后混合，所述玉米秸秆和赤泥研磨后粒径独立的≥100目，优选为≥120目。
[0038]在本专利技术中，所述焙烧的温度为550～650℃，优选为580～620℃，焙烧的时间为15～25min，优选为18～22min。
[0039]本专利技术还提供了一种由上述制备方法制备得到的用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料。
[0040]本专利技术还提供了一种上述用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的应用方法，包括以下步骤：
[0041]S1、将固废基颗粒材料投放到富营养化水体中，吸附去除水体中的磷，回收获得富集磷的颗粒材料；
[0042]S2、将富集磷的颗粒材料施加在重金属污染的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将玉米秸秆和赤泥研磨混匀，加水至粉末得到充分润湿，用造粒机制得生料颗粒；(2)将制得的生料颗粒在氮气气氛下焙烧制得固废基颗粒材料。2.根据权利要求1所述的一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述赤泥和玉米秸秆的质量比为1:0.8～1.2。3.根据权利要求1或2所述的一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述赤泥为氧化铝工业烧结法生产过程排放的废渣，制得的生料颗粒粒径为5～7mm。4.根据权利要求3所述的一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述研磨混合为先研磨后混合，所述玉米秸秆和赤泥研磨后粒径独立的≥100目。5.根据权利要求1、2或4所述的一种用于水体磷富集及土壤重金属钝化的固废基颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为550～650℃，焙烧的时间为15～25min。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雅琴，王静，王丽萍，何士龙，王小娟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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