一种过氧化钙复合材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及水污染治理技术领域，尤其涉及一种过氧化钙复合材料、其制备方法及应用。所述过氧化钙复合材料包括：微米级粉煤灰；以及负载于所述微米级粉煤灰表面及孔隙处的CaO2纳米颗粒。本发明专利技术提供的过氧化钙复合材料实现了微米级粉煤灰粉与纳米级CaO2粒子的复合，形成了微纳米混杂的多级结构，经过复合，粉煤灰固体废弃物可得以资源化利用，同时，纳米CaO2易团聚的特性也能得到有效改善。本发明专利技术提供的过氧化钙复合材料可以作为污水净化材料用于污水的净化，表现出了较优的氨氮、TP和COD去除效果。污水处理后的过氧化钙复合材料还可以作为缓释磷肥或土壤改良剂，可在一定程度上对土壤进行改良优化。壤进行改良优化。壤进行改良优化。

【技术实现步骤摘要】
一种过氧化钙复合材料、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及水污染治理
，尤其涉及一种过氧化钙复合材料、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]作为蛋白质、核酸及能量载体的基本构成元素，磷在有机生命体正常的生长代谢活动中发挥着不可或缺的重要作用。然而，过量磷元素进入水体，则可诱发严重的富营养化，影响水质并威胁水生生态系统安全。一般认为，水体中磷浓度达到0.01～0.02mg/L时即可能产生水体富营养化。为此，很多国家和地区制定了严苛的总磷排放标准，削减进入受纳水体的磷污染负荷，以减缓全球变暖背景下水体富营养化或赤潮等问题的进一步加剧。
[0003]与此同时，磷元素作为自然界中极重要的一种不可再生资源，在农用肥料、电池等生产领域的作用不可替代。然而，地壳中很多的磷矿资源已被过度开采，用于化肥、磷洗剂等多种含磷产品的生产，造成大量磷元素从磷矿石向污水处理厂及地表水环境单向流动的局面。有研究表明，目前全球范围内已探明的总磷储量仅够维持人类未来几十年的正常生产活动(Water research(2011)45:3318
‑
3330)，如果磷资源得不到补充，将来必有极大的可能面临磷资源短缺危机。因此，为了满足日益严苛的磷排放标准，以及应对未来可能出现的磷短缺危机，对污水处理厂这个巨大磷“汇”中的磷资源进行同步去除及回收再利用非常关键。
[0004]目前，从污水中去除及回收磷资源的主流方法包括结晶法、侧流磷回收技术、生物膜法、吸附/解析法和化学沉淀法等。由于操作简单、操作成本相对较低、除磷性能稳定且兼具磷回收潜力，吸附法已被广泛接受用于磷的去除和不可再生磷资源的回收。寻找或开发吸附容量高、除磷性能优异、磷富集回收后再利用方便的相关吸附材料是吸附技术去除和回收磷资源的核心。由于量大易得、比表面积大且具有一定离子交换能力，粉煤灰类工业废弃物已被多次尝试资源化利用用于城市污水中磷的去除及回收。然而，由于粉煤灰所包含的活性位点数量有限，导致磷吸附容量较低、选择性差，极大地限制了其实际应用。
[0005]作为一种功效卓著的环境修复功能材料，纳米过氧化钙(CaO2)对磷酸盐具有较好的去除潜力。但CaO2纳米粒子极易团聚，可造成较多钙活性位点难以利用。且由于其尺寸较小，处理后较难将其从溶液中分离出来，也极大限制了其在实际磷去除回收中的应用。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种过氧化钙复合材料、其制备方法及应用，本专利技术提供的过氧化钙复合材料可以作为污水净化材料用于污水的净化。
[0007]本专利技术提供了一种过氧化钙复合材料，包括：
[0008]微米级粉煤灰；
[0009]以及负载于所述微米级粉煤灰表面及孔隙处的CaO2纳米颗粒。
[0010]优选的，所述微米级粉煤灰的粒径为0.5～300μm；
[0011]所述CaO2纳米颗粒的粒径为20～50nm。
[0012]本专利技术还提供了一种过氧化钙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将微米级粉煤灰与CaO2悬浊液混合后，进行反应，得到过氧化钙复合材料；
[0014]所述CaO2悬浊液的制备方法包括以下步骤：
[0015]a)将可溶性钙盐溶液、沉淀剂和分散剂混合，得到CaO2前驱体溶液；
[0016]b)在所述CaO2前驱体溶液中滴加H2O2溶液，得到CaO2悬浊液。
[0017]优选的，所述微米级粉煤灰的制备方法包括：
[0018]将粉煤灰采用去离子水清洗后，干燥，研磨，过筛；
[0019]所述过筛的筛孔径为50～100目。
[0020]优选的，所述可溶性钙盐包括CaCl2及其水合物、Ca(NO3)2及其水合物中的一种或多种；
[0021]所述可溶性钙盐溶液中，Ca
2+
摩尔浓度为0.05～2.0mol/L；
[0022]所述沉淀剂包括NH3·
H2O、NaOH和KOH中的至少一种；
[0023]所沉淀剂中的OH
‑
与可溶性钙盐溶液中的Ca
2+
的摩尔比为1～10：1；
[0024]所述分散剂包括十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸钠、PVP、PEG 200和PEG 400中的至少一种；
[0025]所述CaO2前驱体溶液中，分散剂的质量浓度为2％～20％。
[0026]优选的，所述H2O2与所述CaO2前驱体溶液中Ca
2+
的摩尔比为1～10：1；
[0027]所述H2O2溶液的滴加速率为0.2～5mL/min。
[0028]优选的，所述微米级粉煤灰与可溶性钙盐的质量比为1～5：1～2；
[0029]所述反应的温度为0～25℃，时间为0.5～4h；
[0030]所述反应后，还包括：固液分离，得到的固体产物经清洗后，干燥，得到过氧化钙复合材料；
[0031]所述干燥的温度为45～85℃。
[0032]本专利技术还提供了一种上文所述的过氧化钙复合材料或上文所述的制备方法制得的过氧化钙复合材料作为污水净化材料的应用。
[0033]本专利技术还提供了一种污水的净化方法，包括以下步骤：
[0034]将过氧化钙复合材料与污水混合，进行搅拌混凝处理，得到净化后的水体。
[0035]本专利技术还提供了一种上文所述处理后的过氧化钙复合材料作为缓释磷肥或土壤改良剂的应用。
[0036]本专利技术提供了一种过氧化钙复合材料，包括：微米级粉煤灰；以及负载于所述微米级粉煤灰表面及孔隙处的CaO2纳米颗粒。本专利技术提供的过氧化钙复合材料实现了微米级粉煤灰粉与纳米级CaO2粒子的复合，形成了微纳米混杂的多级结构，经过复合，粉煤灰固体废弃物可得以资源化利用，同时，纳米CaO2易团聚的特性也能得到有效改善。本专利技术提供的过氧化钙复合材料可以作为污水净化材料用于污水的净化，表现出了较优的氨氮、TP和COD去除效果。污水处理后的过氧化钙复合材料还可以作为缓释磷肥或土壤改良剂，可在一定程度上对土壤进行改良优化。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例1中粉煤灰和CaO2@FA复合材料的XRD图；
[0038]图2为本专利技术实施例1的CaO2@FA复合材料的SEM图；
[0039]图3为本专利技术实施例1的CaO2@FA复合材料的元素分析图；
[0040]图4为本专利技术实施例1所用粉煤灰和所制CaO2@FA复合材料的N2吸附
‑
脱附曲线；
[0041]图5为本专利技术实施例1所用粉煤灰和所制CaO2@FA复合材料的BJH孔径分布曲线；
[0042]图6为本专利技术实施例1所用粉煤灰和所制CaO2@FA复合材料除磷前后的FTIR图；
[0043]图7为本专利技术实施例2中CaO2@FA复合材料对TP、COD和氨氮污染物的去除效果图；
[0044]图8为本专利技术实施例3中小青菜的生长情况图；
[0045本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过氧化钙复合材料，其特征在于，包括：微米级粉煤灰；以及负载于所述微米级粉煤灰表面及孔隙处的CaO2纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的过氧化钙复合材料，其特征在于，所述微米级粉煤灰的粒径为0.5～300μm；所述CaO2纳米颗粒的粒径为20～50nm。3.一种过氧化钙复合材料的制备方法，包括以下步骤：将微米级粉煤灰与CaO2悬浊液混合后，进行反应，得到过氧化钙复合材料；所述CaO2悬浊液的制备方法包括以下步骤：a)将可溶性钙盐溶液、沉淀剂和分散剂混合，得到CaO2前驱体溶液；b)在所述CaO2前驱体溶液中滴加H2O2溶液，得到CaO2悬浊液。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述微米级粉煤灰的制备方法包括：将粉煤灰采用去离子水清洗后，干燥，研磨，过筛；所述过筛的筛孔径为50～100目。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钙盐包括CaCl2及其水合物、Ca(NO3)2及其水合物中的一种或多种；所述可溶性钙盐溶液中，Ca
2+
摩尔浓度为0.05～2.0mol/L；所述沉淀剂包括NH3·
H2O、NaOH和KOH中的至少一种；所沉淀剂中的OH
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【专利技术属性】
技术研发人员：李大鹏，岳薇，单苏洁，李勇，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：