一种水、土壤、沉积物或淤泥的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种在含磷水、沉积物和/或淤泥中或从含磷水、沉积物和/或淤泥中形成或回收蓝铁矿的方法，一种从含磷水、沉积物和/或淤泥中回收蓝铁矿的设备，以及一种包含至少一种碱土过氧化物的组合物和磁选装置的应用，从含磷水、沉积物和/或淤泥中回收蓝铁矿。沉积物和/或淤泥中回收蓝铁矿。

【技术实现步骤摘要】
一种水、土壤、沉积物或淤泥的处理方法


[0001]本专利技术涉及一种在含磷水体、沉积物和/或污泥中形成和回收蓝铁矿的方法，一种从含磷水体、沉积物和/或污泥中回收蓝铁矿(Vivianite)的设备，以及应用包含至少一种碱土金属过氧化物的组合物和磁选装置来从含磷水体、沉积物和/或污泥中回收蓝铁矿。

技术介绍

[0002]由于高磷污染(富营养化)，湖泊和水体中未完全矿化的死海藻和植物部分等颗粒状有机物(POM)会促使淤泥加速形成。
[0003]如L.Heinrich等人在Water Research 189(2021)，116609中所述，由于铁离子的存在，蓝铁矿(Fe(II)3(PO4)2·
8H2O)可以在污泥中自然形成并结合磷。这可以用来结合水中的磷，抵制富营养化。然而，蓝铁矿的具体形成却没有实现。
[0004]此外，如T.Prot等人在《分离和净化技术》中所述，DOI：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.05.057，废水中也发现了蓝铁矿的存在，而且蓝铁矿也可以从中分离出来。然而，由于生态系统的复杂性，从自然环境中的水、沉积物和淤泥却很难分离蓝铁矿。
[0005]作为生产锂蓄电池的基本材料，蓝铁矿可以例如用于生产磷酸铁锂。所以蓝铁矿除了作为染料的应用外，也具有非常重要的经济价值。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术所解决的一个问题是提供一种从水、淤泥和/或沉积物中去除磷的方法，该方法能得到可重复的良好结果，而且通过该方法能得到有价值的材料。
[0007]更令人意想不到的是，本专利技术通过向水体、沉积物和/或淤泥中引入和/或施加包含至少一种碱土过氧化物的组合物，可以促使强制形成蓝铁矿，从而使蓝铁矿容易被磁力分离。
[0008]本专利技术的第一方面涉及一种从含磷水体、沉积物和/或淤泥中回收蓝铁矿的方法，包括
[0009](a)将包含至少一种碱土过氧化物的组合物引入和/或施加到水体、沉积物和/或淤泥上；
[0010](b)在水、沉积物和/或淤泥中形成蓝铁矿；以及
[0011](c)优选地，从水体、沉积物和/或淤泥中磁选分离蓝铁矿。
[0012]本专利技术的第二方面涉及一种从含磷水体、沉积物和/或淤泥中回收蓝铁矿的设备，包括。
[0013](1)用于引入和/或施加包含至少一种碱土过氧化物的组合物的装置，该装置适于将包含至少一种碱土过氧化物的组合物引入和/或施加于水体、沉积物和/或淤泥上；以及
[0014](2)磁选装置，包括一个适合从水、沉积物和/或淤泥中分离蓝铁矿的磁铁。
[0015]此外，本专利技术还涉及一种包含至少一种碱土过氧化物的组合物和磁选装置的应
用，用于从含磷水体、沉积物和/或淤泥中回收蓝铁矿。
[0016]优选的实施方案和进一步的实施方案可以从从属权利要求以及附图的描述中显而易见。
附图说明
[0017]附图旨在提供对本专利技术实施例的进一步理解。它们说明了实施方案，并与其描述相联系，用于解释本专利技术的原理和概念。参照附图，其他的实施方案和提到的诸多优点将变得显而易见。附图中的组成部件不一定是按相互之间的比例所显示。
[0018]在附图中，除非另有说明，否则相同的，有相同功能的，和有相同效果的元素、特征和部件都具有相同的附图标记。
[0019]图1示意性地显示了本专利技术所涉及第一方面的一个示例性方法。
[0020]图2示意性地显示了本专利技术所涉及第二方面的一个示例性设备。
具体实施方式
[0021]定义
[0022]首先，在本申请的背景下，以下术语应理解为：
[0023]除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语应具有本专利
技术人员通常理解的相同含义。
[0024]电缆细菌是多细胞细菌，它们以链状方式串在一起，形成长长的电缆状聚集体，在数厘米的距离内完成电子传输。它们属于三角洲保护菌科Desulfobulbaceae，已知包括硫酸盐还原型或硫磺歧化型物种。根据其16SrRNA，电缆细菌目前形成两个属，即"Candidatus Electrothrix"和"Cancidatus Electronema"。它们在沉积物深处有一个“阳极端”，在与电子受体的相界有一个“阴极端”，它们可以桥接缺氧区，例如，在缺氧区将硫化物氧化成硫酸盐。例如，在“阴极端”(作为阴极)，氧气被还原，导致那里的pH值升高。电缆细菌能够实现电子的长距离传输。值得注意的是，这些电缆细菌通常不够稳定，无法从沉积物表面长出，以获取溶解在水中的氧气。因此，电缆细菌不能在富营养化水域的高还原性沉积物中起作用。通过它们的电子运输，它们在空间上架起了底物和电子接受体之间的桥梁。这使它们明显优于其他只能直接在氧化还原电位的边界层进行代谢的生物体。
[0025]因此，电缆细菌不能在因富营养化而淤积的水域中"工作"，因为那里的氧作为电子受体不会到达上层沉积层。在过氧化钙的帮助下，这些一般的自然生物可以关闭众所周知的竞争原则，该原则是基于各自电子受体各自的最高氧化还原电位；电缆细菌直接连接到各自的最高可用氧化还原电位，从而绕过了与仅限于相界处进行代谢周转的微生物的竞争。
[0026]硫化物的氧化消除了其植物毒性作用，从而使水下水生植物能够定植和生长。事实上，水体中大型植被的损失是富营养化的一个众所周知和不受欢迎的后果。
[0027]因此，电缆细菌使Fe(II)与硫化物的固定脱钩。被调动的Fe(II)在孔隙水中积累，因此也到达沉积物和水体之间的相界，在那里它通常被氧气氧化成Fe(III)，已知它能结合或吸附磷酸盐。磷酸盐和铁之间的这种结合在缺氧条件下是不稳定的，然后随着磷的释放再次溶解(铁
‑
磷循环)。
[0028]有线菌的另一个优点是，它们是移动的，可以排列整齐，例如在污泥和/或沉积物中，甚至在颗粒上，因此它们可以在不同环境中进行氧化还原反应。
[0029]K.U.Kjeldsen等人在"On the evolution and physiology of cable bacteria"，PNAS，2019，www.pnas.org/cgi/doifl073/pnas.1903514116文章中有关电缆细菌方面的内容包含在本申请中。
[0030]令人惊讶的是，铁氧化的自然过程和不稳定的磷键可以通过事先用碱土过氧化物，特别是过氧化钙处理沉积物来重新定向，从而使蓝铁矿形成。众所周知，过氧化钙与磷酸盐会导致磷灰石的形成。特别是在电缆细菌对硫化铁固定的去耦条件下，Fe(II)流入初级反应产物磷灰石导致重结晶，最终产物为蓝铜矿，取代碱土金属，尤其是钙。
[0031]在无硫化物的缺氧孔隙水中，Fe(II)和来自Fe(III)磷酸盐还原的进一步磷酸盐可以继续在这些"种晶"上结晶。由于蓝铁矿在所有环境条件下都是稳定的、不溶解的，因此，自然过程(不稳定的磷部分)被重新定向为形成一个可持续的稳定的铁和磷的沉淀物。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在含磷水体、沉积物和/或淤泥中或从其中形成和/或回收蓝铁矿的方法，包括(a)将包含至少一种碱土过氧化物的组合物引入和/或施加到水体、沉积物和/或淤泥上；(b)在水、沉积物和/或淤泥中形成蓝铁矿；以及(c)优选地，用磁力将蓝铁矿从水、沉积物和/或淤泥中分离出来。2.权利要求1的方法，其中步骤(b)包括将电缆细菌引入水体、沉积物和/或淤泥中。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所使用的碱土过氧化物为过氧化钙、过氧化镁或其两者的混合物。4.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，包括至少一种碱土过氧化物的组合物进一步包括至少一种碱土碳酸盐和/或至少一种碱土氢氧化物和/或一种碱土硫酸盐。5.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，包括至少一种碱土过氧化物的组合物进一步包括至少一种碱金属碳酸盐过氧化物，特别是Na2CO
3 x H2O2，最好是2Na2CO3·
3H2O2，或Na2CO3和H2O2的混合物，或进一步包括引入和/或应用至少一种碱金属碳酸盐过氧化物，特别是Na2CO3x H2O2，最好是2Na2CO3·
3H2O2，或Na2CO3和H2O2的混合物。6.根据前述任何一项权利要求的方法，其特征在于，包括至少一种碱土过氧化物的组合物进一步与CaCO3、CaCl2和/或Ca(NO3)2和可选的镁盐的混合物以及NaHCO3和可选的KHCO3，其中CaCO3和CaCl2和/或Ca(NO3)2和可选的镁盐的摩尔比的范围为0.01:1至2:1，CaCl2和/或Ca(NO3)2和可选的镁盐和NaHCO3和可选的KHCO3的摩尔比的范围为1:3至2:1。7.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：欧亚瑟有限公司，
类型：发明
国别省市：