一种氮磷回收材料的制备方法及其应用

本发明公开了一种氮磷回收材料的制备方法及其应用，属于污水处理与资源化。

背景技术：

1、近些年来，水体富营养化是影响水体生态系统安全的一大难题。而造成水体富营养化最严重的问题就是氮磷元素含量的超标。大量氮磷元素进入湖泊、水库、河流等水体，导致水中营养元素过剩，水生植物和藻类大量繁殖，致使水体透明度下降、溶解氧降低、水质变化、鱼类及其它生物大量死亡的现象，对水生态系统造成严重威胁。水体中大量氮磷元素主要来源于未加处理或处理不完全的工业废水、生活污水、有机垃圾和农药化肥等。对于水体富营养化的防治对社会经济发展、生态环境建设、缓解水资源匮乏和改善居民居住环境等方面具有重要意义。

2、对水体中氮磷元素的控制是各类水体水质安全的基础保障。目前对于水体中氮磷含量的处理方法有工程性措施、化学方法、生物方法以及吸附法。工程性措施包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等，但工程量巨大、成本极高。化学方法有投加混凝剂和除藻剂等，虽然短时间能取得一定成效，但是不可避免的就是化学药剂消耗量过大，导致处理成本升高，并且反应会产生污泥，容易造成二次污染。生物方法是通过微生物降解和水生植物的吸收、转移等措施来削减水体中的氮磷含量，此类方法虽然避免了二次污染，但是受自然环境影响大，且处理周期长、见效慢。吸附法是利用吸附剂材料表面的孔隙和活性位点与水体中的氮磷相结合，从而实现水中氮磷的有效去除。

3、吸附法由于操作简单、治理效果优异等优点而被广泛应用在各类水体中。常用吸附剂主要有活性炭、膨润土、沸石等，虽然天然矿物材料容易获得，但大多存在只针对氮或磷的单一性吸附而同时吸附效率不佳的问题。现有技术中，仅研究开发了少数几种同步脱氮除磷的吸附剂，吸附效果参差不齐，并且未对吸附后的氮磷进行有效处理与利用，存在二次污染的风险。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氮磷回收材料的制备方法及其应用，用来解决同步脱氮除磷吸附剂种类少、吸附效果参差不齐和吸附氮磷后未对氮磷资源进行有效处理与应用的问题。具体地，本发明的目的可以通过以下步骤实现：

2、一种氮磷回收材料的制备方法，包括以下步骤：

3、将壳聚糖、冰醋酸和六水合氯化镁混合搅拌得到共混液；

4、向所述共混液加入氢氧化钠，经搅拌、过滤和洗涤后形成微球；

5、所述微球和戊二醛经混合反应、过滤、洗涤和干燥，得到干燥后微球；

6、所述干燥后微球经热解，得到氮磷回收材料。

7、进一步地，所述壳聚糖与六水合氯化镁的质量比为0.2～1：1。

8、优选地，所述所述壳聚糖与六水合氯化镁的质量比为0.6：1。

9、进一步地，所述搅拌时间不低于4h。

10、进一步地，所述共混液与氢氧化钠混合后洗涤的ph为7。

11、进一步地，所述冰醋酸的浓度为1％。

12、进一步地，所述戊二醛的浓度为5％。

13、进一步地，所述微球和戊二醛的混合反应时间为8h。

14、进一步地，所述干燥的条件为60℃下干燥12h。

15、进一步地，所述热解的温度为在温度为300～500℃。

16、优选地，所述热解的条件为400℃下热解1h。

17、一种氮磷回收材料在在污水中的氮磷污染治理和氮磷元素资源化利用领域的应用，所述应用包括以下步骤：

18、所述氮磷回收材料投入到氮磷污水中，得到吸收氮磷后的氮磷回收材料；

19、将所述吸收氮磷后的氮磷回收材料经过干燥后投入到土壤中混合均匀。

20、优选地，所述氮磷回收材料在污水中的使用量为每1升污水加入0.15g所述氮磷回收材料,所述污水的ph为8～9。

21、优选地，所述吸收氮磷后的氮磷回收材料在土壤中的使用量为每10kg土壤加入2g所述吸收氮磷后的氮磷回收材料。

22、本发明的有益效果：

23、本发明的氮磷回收材料具有高效去除氮磷的效率。

24、提供了一种新的氮磷回收材料的制备方法。

25、能将氮磷元素吸附至本发明材料中，实现了氮磷元素的回收和固定。

26、提供了一种吸附氮磷元素后的氮磷回收材料在增加土壤氮磷含量的应用。

技术特征：

1.一种氮磷回收材料，其特征在于，所述材料包括以下原料：壳聚糖、冰醋酸、六水合氯化镁、氢氧化钠和戊二醛。

2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述壳聚糖与六水合氯化镁的质量比为0.2～1：1。

3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述冰醋酸的浓度为1％。

4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述戊二醛的浓度为5％。

5.一种氮磷回收材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖与六水合氯化镁的质量比为0.2～1：1。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠的浓度为1mol/l,所述共混液与氢氧化钠混合后洗涤的ph为7，所述戊二醛的浓度为5％，所述微球和戊二醛的混合反应时间为8h，所述干燥的条件为60℃下干燥12小时，所述热解的温度为300～500℃。

8.根据权利要求5～7任一所述方法获得的氮磷回收材料。

9.权利要求1、2、3、4或8所述的氮磷回收材料在污水中的氮磷污染治理和氮磷元素资源化利用领域的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述氮磷回收材料在污水中的使用量为每1升污水加入0.15g所述氮磷回收材料,所述污水的ph为8～9，所述吸收氮磷后的氮磷回收材料在土壤中的使用量为每10kg土壤加入2g所述吸收氮磷后的氮磷回收材料。

技术总结
本发明公开了一种氮磷回收材料的制备方法及其应用，属于污水处理与资源化技术领域。所述制备方法包括以下步骤：将壳聚糖、冰醋酸和氯化镁混合搅拌得到共混液，向所述共混液加入氢氧化钠，经搅拌、过滤和洗涤后形成微球，所述微球和戊二醛混合反应得到氮磷回收材料。所述氮磷回收材料能有效去除氮磷废水中的氮磷，且所述氮磷回收材料回收到的氮磷元素能释放到土壤中，供土壤植物生长利用，既解决了氮磷废水治理问题，又能实现污水中氮磷资源的利用。

技术研发人员：李路程,左晓俊,倪杰,陈祈锦
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15