一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法，包括以下步骤：S1:将硫酸亚铁和氯化铁溶解到去离子水中，充分混合溶解；S2：向S1的混合液中滴加氨水调节pH至10

【技术实现步骤摘要】
一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，特别涉及一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]海泡石是一种层链结构纤维状含水的镁硅酸盐天然矿物，主要分布在湖南、河南、江西、河北等地，储量十分丰富，其主要有低温热液腐蚀而成的α
‑
海泡石和岩石沉积生成的β
‑
海泡石两种类型，是一种纤维状的富镁硅酸盐黏土矿物，化学式为MgSiO(OH)4(OH)4·
8H2O。其晶体结构模型属于链状和层状过渡性结构，由两层硅氧四面体夹一层镁氧八面体构成，具有水分子和可交换的阳离子，这种特殊结构使得海泡石具有良好的吸附性及离子交换性。海泡石在我国海泡石资源丰富，价格低廉，因其具有可塑性、粘结性，作为一种纤维状的富镁硅酸盐黏土矿物，在吸附、催化、阻燃、调湿等领域的应用研究十分活跃天然海泡石含有大量杂质，导致比表面积较小、孔道狭窄，在作为复合材料应用于其他领域，特别是人工湿地领域时需对其进行提纯和改性等处理。
[0003]锆氧化物和铁化合物具有很强的磷吸附能力，且具备性能稳定、价格低廉、环境友好等优点。但是，将吸附剂颗粒直接投入水体中，易造成吸附剂的快速流失，难以回收和再利用，限制了这些吸附剂的广泛应用。为了锆铁的使用效率及吸附性能，制备出更有效的新型吸附剂具有十分重要的意义。
[0004]人工湿地作为水生态处理的主要工艺之一，具有成本低、运营维护方便、环境效益好、处理效率高等优点，广泛应用于水生态领域，其净化原理包括植物吸收、微生物代谢、基质吸附等。人工湿地基质是人工湿地组成的基础，其具有提供为植物生长环境和吸附水体中磷的功能，人工湿地基质的吸附功能是通过基质中的有效组分的物理和化学的作用将总磷吸附在基质表面和内部孔隙结构的一种方法，其吸附效果多受到基质的种类和材料物理特性的影响。常见的湿地基质有鹅卵石、碎石等天然基质，也有陶粒、粉煤灰、煤矸石等人工基质。这些基质在应用与强化除磷的人工湿地系统中时，经常表现出比表面积小、吸附位点少、存在二次污染等问题，急需一种成熟稳定的改性制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种改性海泡石及其制备方法和应用，本专利技术提供的改性海泡石作为人工湿地基质能促进植物根系生长和吸附湿地水体中的磷，相对天然海泡石的促生长和除磷效果显著提升。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1:将硫酸亚铁和氯化铁溶解到去离子水中，充分混合溶解；
[0009]S2：向S1的混合液中滴加氨水调节pH至10
‑
12；
[0010]S3:将海泡石加入步骤S2所得溶液中，置于磁力搅拌器上，加热至 70
‑
100℃，反应
1
‑
2h；
[0011]S4:将二氯氧化锆溶液加入步骤S3所得的混合液中；
[0012]S5：向S4的混合液中滴加氨水重新调节pH至10
‑
12，反应2
‑
4h；
[0013]S6：将步骤S5中的溶液过滤洗涤，至无氯离子出现烘干得到磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质。
[0014]进一步地，步骤S1中的硫酸亚铁为FeSO4·
H2O、FeSO4·
5H2O、FeSO4·
7H2O 中的任意一种或任意多种的混合，氯化铁为FeCl3、FeCl3·
6H2O中的任意一种或任意多种的混合。
[0015]进一步地，海泡石作为载体，步骤S3中每千克海泡石使用硫酸亚铁0.1
‑
0.3 mol、氯化铁0.2
‑
0.6mol。
[0016]进一步地，步骤S4中每千克海泡石加入二氯氧化锆溶液的量为0.05
‑
0.25 mol,所述二氯氧化锆溶液为ZrOCl2·
8H2O。
[0017]进一步地，步骤S6中烘干的温度为40
‑
60℃，时间为6
‑
12h。
[0018]进一步地，硫酸亚铁、氯化铁和二氯氧化锆溶液为改性材料，海泡石为载体，所述材料用作人工湿地基质。
[0019]本专利技术中利用上述磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的应用，包括以下步骤：
[0020](1)将磁性锆铁改性海泡石铺设在人工湿地基层，最下层为50mm改性海泡石，铺设厚度40cm，中间层为30mm改性海泡石，铺设厚度30cm，最上层为 10mm改性海泡石，厚度为20cm；
[0021](2)在表层铺设10cm厚的种植土，种植湿地植物。
[0022]进一步地，所述的植物为芦苇、金鱼藻、菖蒲中的一种或多种。
[0023]本专利技术的有益效果为：磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质对湿地水体中的磷具有吸附效率高、吸附能力强、吸附稳定性高、二次污染风险小的优点，同时，该基质能提供植物生长必须元素，稳固植物根系生长，促进植物根表铁膜形成。磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质能够广泛用于人工湿地植物的种植和湿地水体的除磷。其制备方法具有工艺简单、对设备要求较低等优点，适合于大规模制备，商品化应用。
具体实施方式
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0025]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0026]一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法，包括以下步骤：
[0027]S1:将硫酸亚铁和氯化铁溶解到去离子水中，充分混合溶解；
[0028]S2：向S1的混合液中滴加氨水调节pH至10
‑
12；
[0029]S3:将海泡石加入步骤S2所得溶液中，置于磁力搅拌器上，加热至 70
‑
100℃，反应1
‑
2h；
[0030]S4:将二氯氧化锆溶液加入步骤S3所得的混合液中；
[0031]S5：向S4的混合液中滴加氨水重新调节pH至10
‑
12，反应2
‑
4h；
[0032]S6：将步骤S5中的溶液过滤洗涤，至无氯离子出现烘干得到磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质。
[0033]步骤S1中的硫酸亚铁为FeSO4·
H2O、FeSO4·
5H2O、FeSO4·
7H2O中的任意一种或任意多种的混合，氯化铁为FeCl3、FeCl3·
6H2O中的任意一种或任意多种的混合。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:将硫酸亚铁和氯化铁溶解到去离子水中，充分混合溶解；S2：向S1的混合液中滴加氨水调节pH至10
‑
12；S3:将海泡石加入步骤S2所得溶液中，置于磁力搅拌器上，加热至70
‑
100℃，反应1
‑
2h；S4:将二氯氧化锆溶液加入步骤S3所得的混合液中；S5：向S4的混合液中滴加氨水重新调节pH至10
‑
12，反应2
‑
4h；S6：将步骤S5中的溶液过滤洗涤，至无氯离子出现烘干得到磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质。2.根据权利要求1所述的一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法，其特征在于，步骤S1中的硫酸亚铁为FeSO4·
H2O、FeSO4·
5H2O、FeSO4·
7H2O中的任意一种或任意多种的混合，氯化铁为FeCl3、FeCl3·
6H2O中的任意一种或任意多种的混合。3.根据权利要求1所述的一种磁性锆铁改性海泡石人工湿地基质的制备方法，其特征在于，海泡石作为载体，步骤S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇健，刘晨，余湛，刘登峰，刘佳炜，王路路，闫利刚，于东雪，王京，
申请(专利权)人：北京中岩大地环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：