专利名称：一种活性炭复合水处理剂及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理领域，特别涉及一种活性炭复合水处理剂，还涉及该水处理剂的制备方法，以及该水处理剂在防治水体富营养化中的应用。
背景技术：
水体富营养化是指水体接纳过量的氮、磷等营养性物质，使水体中藻类以及其他水生生物异常繁殖，水体透明度和溶解氧变化，造成水体恶化，从而使水体生态环境和水功能受到阻碍和破坏。水体富营养化问题已成为当今世界性的水污染治理难题，也是全球性的环境问题之一。从世界范围来看，在全球范围内30% 40%的湖泊和水库遭受了不同程度的富营养化的影响。而我国水质污染引起的富营养化问题十分突出，是困扰中国经济发展的主要环境问题之一。水体富营养化的防治主要通过两种手段:一是控制外源性营养物质输入，如果减少或者截断外部输入的营养物质，就使水体失去了营养物质富集的可能性；二是减少内源性营养物质负荷，有效地控制湖泊内部即水体底泥磷富集。研究发现，云南滇池中80%的氮和90%的磷都分布在底泥中；杭州西湖内源污染负荷已经达到外来污染负荷的41% ;安徽巢湖内源污染负荷是外来负荷的21%。如果对污染底泥不加任何控制，即使是外源得到完全控制，内源的释放仍然会使地表水体的上覆水污染物浓度处于较高的水平。为了防治水体的富营养化，人们已经开展了大量的工作，并且寻找出了很多行之有效的方法。但是这些方法大多只能单独控制内源或者外源污染，需要同时采用多种不同的方法，造成成本较高、操作复杂，同时可能造成二次污染。因此，我们期望寻求一种既可以控制水体内源污染物的释放，又可以降低上覆水氮磷等营养物质和其他污染物质的浓度的方法。
发明内容
发明目的:本发 明的第一目的是提供一种能够有效防治水体富营养化的活性炭复合水处理剂。本发明的第二目的是提供该水处理剂的制备方法。本发明的第三目的是提供该水处理剂在防治水体富营养化中的应用，该应用既可以控制水体底泥内源污染物的释放，又可以降低上覆水氮磷等营养物质和其他污染物质。技术方案:一种活性炭复合水处理剂，由以下重量份的组份制成:钠长石1-5份、石英1-5份、天然沸石20-35份、凹凸棒石10-20份、海泡石1-5份和活性炭40-60份。优选地，该性炭复合水处理剂由以下重量份的组份制成:钠长石3份、石英3份、天然沸石30份、凹凸棒石12份、海泡石2份和活性炭50份。其中，所述活性炭优选为椰壳活性炭。本发明还提供了上述活性炭复合水处理剂的制备方法，包括以下步骤:(I)取钠长石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混匀，经超细粉碎，得到初混物；
(2)将初混物与活性炭混匀，250_350°C下活化，即得活性炭复合水处理剂。其中，步骤(I)中，超细粉碎后制得的初混物的粒径为0.0l-1Oum0其中，步骤(2)中，所述活性炭的粒径为20-40目。本发明还提供了上述活性炭复合水处理剂在防治水体富营养化中的应用，包括以下步骤:(I)将活性炭复合水处理剂与氯化钠水溶液混合，得混合溶液；(2)用泵将混合溶液打入水体底泥表层，使活性炭复合水处理剂在水体底泥表层覆盖均匀即可。其中，步骤(I)中，所述氯化钠水溶液的质量分数为10%，所述活性炭复合水处理剂与氯化钠水溶液的用量比为(0.1-20) g:1L。其中，步骤(2)中，所述活性炭复合水处理剂在水体底泥表层覆盖的厚度为
2-5mm。有益效果:本发明提供的活性炭复合水处理剂原料主要为多种天然矿石，其来源丰富、价格低廉、制备方法简单，能够通过同 时控制水体内源污染和外源污染污染物两方面有效地控制水体的富营养化。该水处理剂对环境友好，能够为水体底栖生物提供了良好的外部环境。具体而言，该活性炭复合水处理剂相对于现有技术具有以下突出的优势:I)该复合水处理剂包括钠长石、石英、天然沸石、凹凸棒石以及海泡石等天然矿物质，是储量丰富，来源广泛，价格低廉，运营成本低，易再生；同时各组分能够互相配合，协同增效，有效去除废水中的氮、磷、重金属、有机染料等，同时去除污染物速度极快，达到稳态时间短，仅需15日以内；此外，该复合水处理剂对环境无污染，也不会造成二次污染，对环境友好；2)该复合水处理剂中包括活性炭，能够大大提高对水中溶解的有机污染物的吸附能力；3)该复合水处理剂应用于防治水体富营养化时，操作简单；将复合水处理剂作为覆盖层覆盖在河流底泥上，其不仅可以有效地控制受污染水体底泥的再悬浮污染以及内源污染物的向上释放，同时也对水体上覆水中的氮磷等有机物以及无机盐类有较强的吸附能力，从而达到防治水体富营养化的目的，使用成本低廉，同时不会对对原有水体底部生态造成严重破坏。
具体实施例方式根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。实施例1活性炭复合水处理剂，由以下重量份的组份制成:钠长石3份、石英3份、天然沸石30份、凹凸棒石12份、海泡石2份和活性炭50份。其制备方法，包括以下步骤:(I)取上述量的钠长石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混匀，经超细粉碎，得粒径为0.01-10 u m的初混物；(2)将步骤(I)得到的初混物与上述量的粒径为40目的活性炭混匀，250°C下活化，即得活性炭复合水处理剂。实施例2活性炭复合水处理剂，由以下重量份的组份制成:钠长石5份、石英5份、天然沸石35份、凹凸棒石20份、海泡石5份和活性炭40份。其制备方法，包括以下步骤:(I)取上述量的钠长石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混匀，经超细粉碎，得粒径为0.01-10 u m的初混物；(2)将步骤(I)得到的初混物与上述量的粒径为20目的活性炭混匀，350°C下活化，即得活性炭复合水处理剂。实施例3活性炭复合水处理剂，由以下重量份的组份制成:钠长石I份、石英I份、天然沸石20份、凹凸棒石10份、海泡石I份和活性炭60份。其制备方法，包括以下步骤:(I)取上述量的钠长石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混匀，经超细粉碎，得粒径为0.01-10 u m的初混物；(2)将步骤(I)得到的初混物与上述量的粒径为30目的活性炭混匀，300°C下活化，即得活性炭复合水处理剂。实施例4将实施例1至3制得的活性炭复合水处理剂应用于防治水体富营养化，包括以下步骤:( I)将活性炭复合水处理剂与氯化钠水溶液混合，得混合溶液；(2)用泵将混合溶液打入水体底泥表层，使活性炭复合水处理剂在水体底泥表层
覆盖均匀即可，活性炭复合水处理剂在水体底泥表层覆盖的厚度为2_5mm。其中，步骤(I)中，所述氯化钠水溶液的质量分数为5_15%，所述活性炭复合水处理剂与氯化钠水溶液的用量比为(0.1-20) g:1L。参照上述方法对某河流进行室内模拟实验。利用柱状沉积物采样器将采集的新鲜底泥，放置在长40cm宽20cm高30cm的反应器内，尽可能接近于原位真实条件；底泥厚度10cm，水层高度为15cm。实验组在底泥上覆盖2_5mm的环境友好型活性炭复合水处理剂，连续观测试验水样的总氮和总磷浓度变化。同时设置对照组。每组试验设置若干重复样。按照国标方法测定处理前后溶液中的污染物浓度:总氮的测定方法为碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(GB11894-89)；总磷的测定方法为钥铵酸分光光度法(GB11893-89)；底泥覆盖法的效果用控制释放百分数表示，其定义式为:P= (Q0-Q1)ZQ0式中:P为控制释放百分数(％)；Q0为空白对照组释放量(m g/L)；
Q1为覆盖实验组释放量(mg/L)。结果见
图1和图2 ;其中，对总氮的控制效果如图1所示，对总磷的控制效果如图2所示。由图1、图2可以得出以下结论:1.加入本发明活性炭复合水处理剂，水体上覆水中总氮的浓度实验组比对照组显著降低；2.在半个月之后，实验组总氮浓度逐渐趋于稳定，控制底泥总氮释放百分数可达80% ；3.加入本发明活性炭复合水处理剂，水体上覆水中总磷的浓度实验组比对照组显著降低；4.在半个月之后，实验组总磷浓度趋于稳定，对照组总磷浓度不断升高，控制底泥总磷释放百分数可达60% ；5.本发明活性炭复合水处理剂可以显著降低水体中总氮的浓度，有效的稳定水中总磷的浓度，对防治水体富营养化具有良 好的效果。
权利要求
1.一种活性炭复合水处理剂，其特征在于:由以下重量份的组份制成:钠长石1-5份、石英1-5份、天然沸石20-35份、凹凸棒石10-20份、海泡石1-5份和活性炭40-60份。
2.一种活性炭复合水处理剂，其特征在于:由以下重量份的组份制成:钠长石3份、石英3份、天然沸石30份、凹凸棒石12份、海泡石2份和活性炭50份。
3.一种活性炭复合水处理剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将钠长石、石英、天然沸石、凹凸棒石和海泡石混匀，经超细粉碎，得到初混物； (2)将初混物与活性炭混匀，250-350°C下活化，即得活性炭复合水处理剂。
4.根据权利要求2所述的一种活性炭复合水处理剂的制备方法，其特征在于:步骤(I)中，超细粉碎后制得的初混物的粒径为0.01-10 u m。
5.根据权利要求2所述的一种活性炭复合水处理剂的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，所述活性炭的粒径为20-40目。
6.权利要求1所述的活性炭复合水处理剂在防治水体富营养化中的应用，其特征在于:包括以下步骤: (1)将活性炭复合水处理剂与氯化钠水溶液混合，得混合溶液； (2)用泵将混合溶液打入水体底泥表层，使活性炭复合水处理剂在水体底泥表层覆盖均匀即可。
7.如权利要求4所述的应用，其特征在于:步骤(I)中，所述氯化钠水溶液的质量分数为5-15%，所述活性炭复合水处理剂与氯化钠水溶液的用量比为(0.1-20) g:1L。
8.如权利要求4所述的应用，其特征在于:步骤(2)中，所述活性炭复合水处理剂在水体底泥表层覆盖的厚度为2-5mm。
全文摘要
本发明提供了一种活性炭复合水处理剂，由以下重量份的组份制成钠长石1-5份、石英1-5份、天然沸石20-35份、凹凸棒石10-20份、海泡石1-5份和活性炭40-60份。还提供了上述活性炭复合水处理剂的制备方法及用途。该活性炭复合水处理剂原料主要为多种天然矿石，其来源丰富、价格低廉、制备方法简单，能够通过同时控制水体内源污染和外源污染污染物两方面有效地控制水体的富营养化。该水处理剂对环境友好，能够为水体底栖生物提供了良好的外部环境。
文档编号C02F1/00GK103159272SQ20131011723
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者祝建中, 张毓珊, 朱瑞瑞 申请人:河海大学