一种镧铝多元复合矿物除磷材料的制备方法及应用与流程

1.本发明涉及环境材料制备和水质处理技术领域，具体涉及一种镧铝多元复合矿物除磷材料的制备方法及应用。


背景技术：

2.随着经济发展和城市化进程日益加快，天然水系统中的磷酸盐污染、水体富营养化已成为威胁各种生物的主要环境问题。根据2016年中国环境状况公报显示，在有监测数据的112个国家重点控制湖泊(水库)中，v类和劣v类水体分别占比5.4％和8.0％。引起水体富营养化的主要营养成分包括有机碳、氮、磷、钾等，污水中有机碳经一般的生物处理后可基本去除，氮、磷之外的其他成分的含量相对于富营养化发生过程中的需求量极低，不会成为富营养化的限制因子，因此，引起藻类大量繁殖的主要因子是氮和磷，磷是造成水体富营养化的重要因子，受磷污染的水体，藻类大量繁殖，藻体死亡后分解会使水体产生霉味和臭味，许多种类还会产生毒素，并通过食物链影响人类的健康，所以降低污水中的磷含量具有重要的意义。
3.近年来，由于镧和铝的化合物对磷有很高的亲和力，被广泛应用于水体除磷。如由澳大利亚联邦科学与工业研究组织(csiro)开发的一种镧改性膨润土(phoslock)，可将磷酸盐浓度降至痕量水平。许多欧洲湖泊施用铝后，沉积物内部磷负荷可以显著降低。然而单一镧吸附剂受水体有机质影响较大，表面负电荷的存在不利于对水体中磷酸根和磷酸氢根的吸引，且价格昂贵。单一铝改性吸附剂易使水体酸化，水体风险较高，且使用水体的ph多在6
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9之间，水体类型较窄。
4.为了进一步降低成本，开发一种环境友好、廉价易得，同时又不影响除磷效率的镧基和铝基载体是当前研究的主要课题。电厂灰作为燃煤电厂的排出物，产量大，利用率低，具有丰富的孔结构，同时具备一定的吸附性，而且廉价易得。膨胀珍珠岩由于其独特的表面结构和性能使得对水体磷具有较好的吸附作用，凹凸棒土、蒙脱土等矿产储量丰富，在环境保护领域有着广泛的应用，经热处理的富钙凹凸棒石(tcap)可以吸附一定量的磷。因此，利用非金属矿物材料和电厂灰经过一定技术手段制备复合矿物除磷材料具有一定研究价值。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题与不足，本发明的目的在于提供一种镧铝多元复合矿物除磷材料的制备方法及应用。
6.基于上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种镧铝多元复合矿物除磷材料的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)将电厂灰与非金属矿物材料混合均匀，在600～900℃下煅烧4～5h，冷却至室温，得到复合矿物材料；
9.(2)将步骤(1)所得的复合矿物材料进行研磨、过筛、干燥处理，得到复合矿物粉
末；
10.(3)将步骤(2)得到的复合矿物粉末与镧铝改性碱液进行混合，得到混合物，然后将混合物依次经过超声、搅拌、过滤、干燥，得到镧铝多元复合矿物除磷材料。
11.根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中非金属矿物材料为凹凸棒土、膨胀珍珠岩中的至少一种。
12.根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中电厂灰与非金属矿物材料的质量比为1:5。
13.根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)非金属矿物材料为凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物，凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物中凹凸棒土与膨胀珍珠岩的质量比为1:4～4:1；更加优选地，凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物中凹凸棒土与膨胀珍珠岩的质量比为3:2。
14.根据上述的制备方法，优选地，步骤(3)中镧铝改性碱液的配制方法为：将lacl3溶液和alcl3溶液混合均匀后，得到lacl3和alcl3混合溶液，然后将lacl3和alcl3混合溶液的ph值调整为10～12，得到镧铝改性碱液；其中，lacl3和alcl3混合溶液中lacl3与alcl3的摩尔比为4:1～1:4。
15.根据上述的制备方法，优选地，lacl3和alcl3混合溶液中阳离子浓度为0.02～0.2mol/l。根据上述的制备方法，优选地，步骤(3)中镧铝改性碱液的配制方法为：在阳离子浓度为0.02～0.2mol/l的lacl3和alcl3混合溶液中加入浓度为1～2mol/l的naoh或koh溶液，调节ph为10～12；其中，lacl3和alcl3混合溶液中lacl3与alcl3的摩尔比为4:1、2:1、1:1、1:2或1:4；更加优选地，lacl3和alcl3混合溶液中lacl3与alcl3的摩尔比为1:1。
16.根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中为在850℃下煅烧4h。
17.根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中的过筛使用的为100～200目筛；更加优选地，过筛使用的为150目筛。
18.根据上述的制备方法，优选地，步骤(3)中复合矿物粉末与镧铝改性碱液进行混合时，每克复合矿物粉末混合的镧铝改性碱液的用量为30～60ml；更加优选地，每克复合矿物粉末混合的镧铝改性碱液的用量为50ml。
19.根据上述的制备方法，优选地，步骤(3)中超声时间为2～5min；搅拌时间为6～24h，搅拌速率为120～150r/min；过滤为使用0.45μm水系滤膜进行抽滤；干燥温度为100～120℃；更加优选地，超声时间为5min；搅拌时间为6h，搅拌速率为150r/min；干燥温度为100℃。
20.第二方面，本发明提供一种按照上述制备方法制备的镧铝多元复合矿物除磷材料。
21.第三方面，本发明提供一种上述镧铝多元复合矿物除磷材料在处理含磷污水中的应用。
22.根据上述的应用，优选地，将镧铝多元复合矿物除磷材料粉碎后，装入无纺布过滤袋中进行封装、链接，然后放入含磷污水中，进行磷吸附。
23.与现有技术相比，本发明取得的积极有益效果为：
24.(1)本发明采用燃煤电厂的排出物
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电厂灰作为原材料，将电厂灰与非金属矿物材料进行混合煅烧得到复合矿物材料，然后将其与镧铝改性碱液进行混合搅拌，进一步的进行改性，制备得到镧铝多元复合矿物除磷材料；电厂灰与非金属矿物材料混合煅烧后，其表
面活性成分发生了交互作用，能够增加镧铝多元复合矿物除磷材料对磷酸盐的吸附、螯合及络合作用，使镧铝多元复合矿物除磷材料具有较强的磷吸附能力。
25.(2)本发明将制备的镧铝多元复合矿物除磷材料装入环状细铁丝链接的无纺布过滤袋中，将其浸入含磷酸根的底泥溶液中进行磷吸附，一方面在过滤袋下沉过程中去除水体中的无机磷；另一方面过滤袋沉入水体后覆盖在底泥表面，继续与底泥内源释放的无机磷反应形成不溶于水的沉淀，能够实现对水、泥中的磷同时除去的目的；而且，磷酸根离子透过过滤袋与镧铝多元复合矿物除磷材料结合形成表面沉淀，即使在不利水体环境中，过滤袋仍能将含磷沉淀物锁在袋内，防止含磷沉淀物随波逐流，杜绝隐性的二次磷污染问题；并且，环状铁丝的链接能够实现对镧铝多元复合矿物除磷材料的便捷回收与重复利用。
26.(3)本发明制备的镧铝多元复合矿物除磷材料与商用锁磷剂相比具有更加有效的除磷效果，而且，使用的原料储量丰富、廉价易得，对环境友好，适应水体广泛，适于大规模的应用，具有广泛的研究价值。
具体实施方式
27.以下通过具体的实施例对本发明做进一步详细说明，但并不限制本发明的保护范围。
28.(一)电厂灰与不同非金属矿物材料对镧铝多元复合矿物除磷材料的影响
29.为了探讨电厂灰与不同非金属矿物材料进行混合对镧铝多元复合矿物除磷材料的影响，本发明进行了实施例1～实施例3的实验，分别将电厂灰与凹凸棒土，电厂灰与膨胀珍珠岩，电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩混合制备镧铝多元复合矿物除磷材料。实施例1～实施例3的具体内容如下。
30.实施例1：
31.一种镧铝多元复合矿物除磷材料的制备方法，包括以下步骤：
32.(1)取50g电厂灰与凹凸棒土的混合物置于马弗炉内，将马弗炉内温度以10℃/min的速率升温至850℃，然后将混合物在850℃下煅烧4h，煅烧结束后，冷却至室温，得到复合矿物材料；其中，电厂灰与凹凸棒土的混合物中电厂灰与凹凸棒土的质量比为1:5；
33.(2)将步骤(1)所得的复合矿物材料放入研钵中进行研磨后，过150目筛，在干燥皿中进行干燥，得到复合矿物粉末；
34.(3)将200ml 0.1mol/llacl3和0.1mol/lalcl3的混合溶液以及1mol/l的naoh溶液进行混溶，并倒入1l的容量瓶内定容，超声震荡30min，使其混合均匀，配制得到ph＝10的镧铝改性碱液；
35.(4)将步骤(2)得到的复合矿物粉末与步骤(3)得到的镧铝改性碱液按照1g：50ml进行混合，得到混合物，然后将混合物进行超声5min，以150r/min搅拌12h后，使用0.45μm的水系滤膜进行真空抽虑，将滤渣在100℃的真空干燥箱中干燥12h，得到镧铝多元复合矿物除磷材料。
36.实施例2：
37.实施例2的内容与实施例1基本相似，不同之处在于：
38.步骤(1)中取50g电厂灰与膨胀珍珠岩的混合物置于马弗炉内，其中，电厂灰与膨胀珍珠岩的混合物中电厂灰与膨胀珍珠岩的质量比为1:5。
39.实施例3：
40.实施例2的内容与实施例1基本相似，不同之处在于：
41.步骤(1)中取50g电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物置于马弗炉内，其中，电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物中电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的质量比为1:3:2。
42.为了检测本发明实施例1～实施例3制备的镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷效率，本发明使用实施例1～实施例3制备的镧铝多元复合矿物除磷材料与商用锁磷剂进行了磷吸附实验，吸附实验的具体步骤为：取0.1g除磷材料加至100ml浓度为50mg/l的磷酸二氢钾溶液中，在空气中室温下置于磁力搅拌器上进行搅动吸附，间隔1h后将溶液进行过滤，取样清液测量剩余磷浓度，结果如表1所示。
43.表1不同非金属矿物材料制备的镧铝多元复合矿物除磷材料与商用锁磷剂的吸附结果
[0044][0045]
由表1可知，凹凸棒土与电厂灰混合得到的镧铝多元复合矿物除磷材料在同等混合比例下，除磷效果要优于膨胀珍珠岩与电厂灰混合得到的镧铝多元复合矿物除磷材料，但是电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩三者混合得到的镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷效果略优于二元混合得到的除磷材料，这可能是因为不同非金属矿物和电厂灰混合煅烧后，表面活性成分发生了交互作用，增加了镧铝多元复合矿物除磷材料对磷酸盐的吸附、鳌合及络合作用等。同时，由表1可知，本发明制备的镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷效果在同等条件下均优于商用锁磷剂。
[0046]
(二)电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的不同用量对镧铝多元复合矿物除磷材料的影响
[0047]
为了探讨电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩用量对镧铝多元复合矿物除磷材料的影响，本发明进行了实施例4～实施例6的实验，分别将不同比例的电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩混合制备镧铝多元复合矿物除磷材料。实施例4～实施例6的具体内容如下。
[0048]
实施例4：
[0049]
一种镧铝多元复合矿物除磷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0050]
(1)取50g电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物置于马弗炉内，将马弗炉内温度以10℃/min的速率升温至850℃，然后将混合物在850℃下煅烧4h，煅烧结束后，冷却至室温，得到复合矿物材料；其中，电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物中电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的质量比为1:2:3；
[0051]
(2)将步骤(1)所得的复合矿物材料放入研钵中进行研磨后，过150目筛，在干燥皿中进行干燥，得到复合矿物粉末；
[0052]
(3)将200ml 0.1mol/llacl3和0.1mol/lalcl3的混合溶液以及1mol/l的naoh溶液
进行混溶，并倒入1l的容量瓶内定容，超声震荡30min，使其混合均匀，得到ph＝10的镧铝改性碱液；
[0053]
(4)将步骤(2)得到的复合矿物粉末与步骤(3)得到的镧铝改性碱液按照1g：50ml进行混合，得到混合物，然后将混合物进行超声5min，以150r/min搅拌12h后，使用0.45μm的水系滤膜进行真空抽虑，将滤渣在100℃的真空干燥箱中干燥12h，得到镧铝多元复合矿物除磷材料。
[0054]
实施例5：
[0055]
实施例5的内容与实施例4基本相同，不同之处在于：
[0056]
步骤(1)中，电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物中电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的质量比为1:1:4。
[0057]
实施例6：
[0058]
实施例6的内容与实施例4基本相同，不同之处在于：
[0059]
步骤(1)中，电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物中电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的质量比为1:4:1。
[0060]
为了检测不同用量的电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩制备的镧铝多元复合矿物除磷材料对除磷效率，本发明使用实施例3、实施例4～实施例6制备的镧铝多元复合矿物除磷材料与商用锁磷剂进行了磷吸附实验，吸附实验的具体步骤为：分别取0.5g除磷材料和商用锁磷剂加至100ml浓度为10mg/l的磷酸二氢钾溶液中，在空气中室温下置于磁力搅拌器上进行搅动吸附，间隔1h后将溶液进行过滤，取样清液测量剩余磷浓度，结果如表2所示。
[0061]
表2不同质量比制备的镧铝多元复合矿物除磷材料与商用锁磷剂的吸附结果
[0062][0063]
由表2可知，复合矿物除磷材料中，凹凸棒土含量较多的配方对水体除磷的效果相对更优，膨胀珍珠岩较多的配方除磷效果略显劣势，随着凹凸棒土含量比例的增加，镧铝多元复合矿物除磷材料的磷去除性能有所提升，可能是添加一定比例的凹凸棒土，有利于优化复合矿物除磷材料之间的粒度配比，但是本发明不同用量配比制备的镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷效果相互之间的差距不大，且均高于商用锁磷剂的除磷效果，考虑到经济效益，在配制复合矿物除磷材料时，不同矿物材料的配比可依据市场行情，优化搭配方案。
[0064]
(三)复合矿物粉末与镧铝改性碱液的不同搅拌时间对镧铝多元复合矿物除磷材料的影响
[0065]
为了探讨复合矿物粉末与镧铝改性碱液的不同搅拌时间对镧铝多元复合矿物除磷材料的影响，本发明进行了实施例7～实施例8的实验，分别将复合矿物粉末与镧铝改性碱液混合并搅拌不同时间制备镧铝多元复合矿物除磷材料。实施例7～实施例8的具体内容如下。
[0066]
实施例7：
[0067]
一种镧铝多元复合矿物除磷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0068]
(1)取50g电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物置于马弗炉内，将马弗炉内温度以10℃/min的速率升温至850℃，然后将混合物在850℃下煅烧4h，煅烧结束后，冷却至室温，得到复合矿物材料；其中，电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的混合物中电厂灰、凹凸棒土与膨胀珍珠岩的质量比为1:3:2；
[0069]
(2)将步骤(1)所得的复合矿物材料放入研钵中进行研磨后，过150目筛，在干燥皿中进行干燥，得到复合矿物粉末；
[0070]
(3)将200ml 0.1mol/llacl3和0.1mol/lalcl3的混合溶液以及1mol/l的naoh溶液进行混溶，并倒入1l的容量瓶内定容，超声震荡30min，使其混合均匀，得到ph＝10的镧铝改性碱液；
[0071]
(4)将步骤(2)得到的复合矿物粉末与步骤(3)得到的镧铝改性碱液按照1g：50ml进行混合，得到混合物，然后将混合物进行超声5min，以150r/min搅拌6h后，使用0.45μm的水系滤膜进行真空抽虑，将滤渣在100℃的真空干燥箱中干燥12h，得到镧铝多元复合矿物除磷材料。
[0072]
实施例8：
[0073]
实施例8的内容与实施例7基本相同，不同之处在于：
[0074]
步骤(4)中，混合物进行超声5min后，以150r/min的搅拌时间为24h。
[0075]
为了检测复合矿物粉末与镧铝改性碱液的不同搅拌时间制备的镧铝多元复合矿物除磷材料对除磷效率，本发明使用实施例3、实施例7、实施例8制备的镧铝多元复合矿物除磷材料与商用锁磷剂进行了磷吸附实验，吸附实验的具体步骤为：分别取0.5g除磷材料和商用锁磷剂分别加至100ml浓度为10mg/l的磷酸二氢钾溶液中，在空气中室温下置于磁力搅拌器上进行搅动吸附，间隔1h后将溶液进行过滤，取样清液测量剩余磷浓度，结果如表3所示。表3复合矿物粉末与镧铝改性碱液的不同搅拌时间制备的镧铝多元复合矿物除磷材料与商用锁磷剂的吸附结果
[0076][0077]
由表3可知，搅拌时间对镧铝多元复合矿物除磷材料的影响不大。复合矿物在镧铝改性碱液中的浸渍包括氢氧化镧/铝沉淀的形成和氢氧化镧/铝在复合矿物表面的沉积两个过程。搅拌时间太短，会造成阳离子沉淀不完全或是镧铝多元沉淀物在复合矿物表面分布不均匀，从而影响其对磷酸盐的吸附效果。6h的搅拌时间，除磷率已经达到99.7％的高效，表明镧铝多元沉淀物已基本形成并且均匀分布在复合矿物表面，再持续增加搅拌时间，除磷率也都在99％以上，且均优于商用锁磷剂的除磷效果，考虑到系统误差及时间成本，搅拌时间不超过6h为宜。
[0078]
(四)镧铝改性碱液与复合矿物粉末的用量比对镧铝多元复合矿物除磷材料除磷效果的影响
[0079]
为了研究镧铝改性碱液与复合矿物粉末的用量比对镧铝多元复合矿物除磷材料
除磷效果的影响，本发明进行了实施例9～实施例11的实验，分别将复合矿物粉末与镧铝改性碱液按不同用量比混合制备镧铝多元复合矿物除磷材料。实施例9～实施例11的具体内容如下。
[0080]
实施例9：
[0081]
实施例9的内容与实施例7基本相同，不同之处在于：
[0082]
步骤(4)中，将步骤(2)得到的复合矿物粉末与步骤(3)得到的镧铝改性碱液按照1g：30ml进行混合，得到混合物。
[0083]
实施例10：
[0084]
实施例10的内容与实施例7基本相同，不同之处在于：
[0085]
步骤(4)中，将步骤(2)得到的复合矿物粉末与步骤(3)得到的镧铝改性碱液按照1g：40ml进行混合，得到混合物。
[0086]
实施例11：
[0087]
实施例11的内容与实施例7基本相同，不同之处在于：
[0088]
步骤(4)中，将步骤(2)得到的复合矿物粉末与步骤(3)得到的镧铝改性碱液按照1g：60ml进行混合，得到混合物。
[0089]
为了研究镧铝改性碱液与复合矿物粉末的用量比对镧铝多元复合矿物除磷材料除磷效果的影响，本发明将实施例7，实施例9～实施例11制备的镧铝多元复合矿物除磷材料进行了磷吸附实验，磷吸附实验的具体实验步骤如下：取0.1g除磷材料加至100ml浓度为10mg/l的磷酸二氢钾溶液中，在空气中室温下置于磁力搅拌器上进行搅动吸附，间隔1h后将溶液进行过滤，取样清液测量剩余磷浓度，结果如表4所示。
[0090]
表4不同镧铝改性碱液与复合矿物粉末的用量比制备的除磷材料的吸附结果
[0091][0092]
由表4可知，当镧铝改性碱液的用量逐渐增加时，镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷率逐渐上升。复合矿物粉末与镧铝改性碱液的用量比为1g：30ml时，磷去除率为85.5％，当复合矿物粉末与镧铝改性碱液的用量比降低至1g：50ml时，除磷率增加至99.7％，随后再降低复合矿物粉末与镧铝改性碱液的用量比，对除磷效果提升不大。复合矿物粉末与镧铝改性碱液的用量比是影响改性经济成本的一个重要指标，较大的复合矿物粉末与镧铝改性碱液的用量比无疑会增加经济成本，影响改性的实际应用。由于镧铝用量的增大，负载到复合矿物上的活性物质也就相应的增多，而这些活性物质正是对磷酸盐有着良好的吸附效果，这也是复合矿物粉末与镧铝改性碱液的用量比降低而导致磷酸盐的去除效果增加的原因。
[0093]
(五)镧铝改性碱液的ph值对除磷材料除磷效果的影响
[0094]
为了研究镧铝改性碱液的ph值对镧铝多元复合矿物除磷材料除磷效果的影响，本发明进行了实施例12和实施例13的实验，分别将复合矿物粉末与不同ph值的镧铝改性碱液
混合制备镧铝多元复合矿物除磷材料。实施例12和实施例13的具体内容如下。
[0095]
实施例12：
[0096]
实施例12的内容与实施例7基本相同，不同之处在于：
[0097]
步骤(3)中，调节1mol/l的naoh溶液用量，配制得到ph＝11的镧铝改性碱液。
[0098]
实施例13：
[0099]
实施例13的内容与实施例7基本相同，不同之处在于：
[0100]
步骤(3)中，调节1mol/l的naoh溶液用量，配制得到ph＝12的镧铝改性碱液。
[0101]
为了研究镧铝改性碱液的ph值对镧铝多元复合矿物除磷材料除磷效果的影响，本发明将实施例7、实施例12、实施例13制备的镧铝多元复合矿物除磷材料进行吸附实验，吸附实验的具体实验步骤如下：取0.1g除磷材料加至100ml浓度为10mg/l的磷酸二氢钾溶液中，在空气中室温下置于磁力搅拌器上进行搅动吸附，间隔1h后将溶液进行过滤，取样清液测量剩余磷浓度，结果如表5所示。
[0102]
表5镧铝改性碱液的ph值对除磷材料除磷效果的影响
[0103][0104]
由表5可知，镧铝改性碱液ph值在10～12范围内，镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷率都有很高的水平，均在99.5％以上，这可能是碱性条件下，复合矿物表面更富有羟基，能够与改性溶液中的正电荷相结合，使得改性溶液中的镧铝离子易被沉降下来，生成沉淀及配位络合物，增强镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷效果。
[0105]
(六)镧铝多元复合矿物除磷材料对不同初始磷浓度吸附的影响
[0106]
为了研究镧铝多元复合矿物除磷材料对不同初始磷浓度的吸附效果，本发明将实施例3制备的镧铝多元复合矿物除磷材料分别加入到浓度为1mg/l、10mg/l、50mg/l的磷酸二氢钾溶液中进行吸附实验，具体步骤为：分别取实施例3制备的镧铝多元复合矿物除磷材料和商用锁磷剂各0.1g加至100ml浓度分别为1mg/l、10mg/l、50mg/l的磷酸二氢钾溶液中，在空气中室温下置于磁力搅拌器上进行搅动吸附，间隔1h后将溶液进行过滤，取样清液测量剩余磷浓度，结果如表6所示。
[0107]
表6镧铝多元复合矿物除磷材料对不同初始磷浓度的吸附结果
[0108][0109]
由表6可知，随着初始磷浓度的增加，镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷率略有降低，但是降低幅度较小，当初始磷浓度从10mg/l提升至50mg/l时，镧铝多元复合矿物除磷材料的除磷率仅从99.9％降至96.2％，而商用锁磷剂在低浓度磷下具有较好的除磷效果，当
磷浓度升高至50mg/l时，除磷率急剧下降，这是由于当除磷材料用量不变时，除磷材料表面上的不饱和吸附位点是一定的，磷浓度越大，未吸附的不饱和位点也就越少，因此，商用锁磷剂在磷浓度较大时，其表面上未吸附的位点就迅速减少，而镧铝多元复合矿物除磷材料表面的吸附位点仍有大量富余。
[0110]
(七)不同镧铝多元复合矿物除磷材料投放量对磷吸附的影响
[0111]
为了研究使用不同镧铝多元复合矿物除磷材料投放量对磷的吸附效果，本发明使用实施例3制备的镧铝多元复合矿物除磷材料对磷进行吸附实验，具体的实验步骤如下：分别取0.1g、0.5g、1g实施例3制备的除磷材料加至100ml浓度为10mg/l的磷酸二氢钾溶液中，在空气中室温下置于磁力搅拌器上进行搅动吸附，间隔1h后将溶液进行过滤，取样清液测量剩余磷浓度，结果如表7所示。
[0112]
表7不同镧铝多元复合矿物除磷材料投放量对磷的吸附结果
[0113][0114]
由表7可知，当初始磷浓度保持不变时，增大镧铝多元复合矿物除磷材料的投放量，除磷率变化不大，均为接近100％的除磷率，主要是因为当磷浓度不变时，镧铝多元复合矿物除磷材料用量越多，其表面上不饱和吸附位点也会增多，虽然单位吸附量会减小，但是总吸附点位的增加会造成被吸附磷的总量增加，而0.1g的投放量已经满足对磷酸盐的高效吸附，因此再增大投放量，对除磷率的提升效果不明显。
[0115]
而且，本发明制备的镧铝多元复合矿物除磷材料通过环状细铁丝链接的无纺布过滤袋浸入含磷酸根的底泥溶液中，一方面在过滤袋下沉过程中去除水体中的无机磷；另一方面沉入水体后覆盖在底泥表面，继续与底泥内源释放的无机磷反应形成不溶于水的沉淀，实现水泥同控的目的；磷酸根离子透过过滤袋与多元复合矿物除磷材料结合形成表面沉淀，在不利水体环境中，过滤袋还可将含磷沉淀锁在袋内，防止含磷沉淀随波逐流，杜绝隐性的二次磷污染问题；环状铁丝的链接则有利于对多元复合矿物除磷材料的回收、重复利用。