[发明专利]一种镧改性氧化石墨烯，磷酸盐离子格栅及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水体污染及防治领域，尤其涉及一种锁磷剂新材料，是一种原位处理方法的应用材料，应用于富营养化水体的内源污染的阻断，具体是一种镧改性氧化石墨烯，磷酸盐离子格栅及制备方法。

背景技术

根据全国主要流域重点断面水质监测周报第十五期监测结果显示，全国主要自然水体的148个水质监测断面中，三类及以下水体约占总监测水体的41.1％。水质较差的湖泊和流域主要是由于水体中的高锰酸盐指数、氨氮和溶解氧变化造成。其中，淮河流域的包河、奎河，黄河流域的汾水、湟水，部分太湖流域、部分珠江流域、滇池、贝尔湖等多个河流流域及湖泊有不同程度的水体富营养化现象。水体富营养化是指由于水体中氮磷等营养盐含量过高而引起的藻类、浮游生物等大量繁殖滋生，从而使水体的溶氧量下降，导致水体内水生动植物大量死忙，水体发臭、水质恶化。水体富营养污染发现至今，污染蔓延不容乐观。目前在我国可监测的湖泊水体中，不同程度的富营养化在一年之中的最高水平可达到63.3％；处于富营养化和中度富营养化的水库水体，一年中最高富营养化水平可达90％以上。对黄河的持续监测表明：自1990年以来，黄河流域的氮磷含量持续增加；对珠江流域的持续监测表明：多年来氮磷含量持续偏高不下。同时，近年来，近海水域无机氮和无机磷普遍超标，污染程度不断增高，局部海域营养盐含量已超过国家3类水体水质指标。这不仅影响了海洋生态平衡，也严重制约了我国水产业的发展。可以看到，由于水体富营养污染而导致的环境问题已经迫在眉睫，刻不容缓。

传统的除磷技术各适用于废水中不同的磷接触条件，并且去除效果良好。一定程度上实现缓解了磷污染输入对水生生态系统的危害。然而，由于磷污染所引起的土壤和水体环境污染并未真正的改善。在多方源头磷控制后，富营养化情况并没有好转。这是由于水体中磷的内源污染，水体中的沉积物持续释放磷到上覆水，使得环境水体中的磷含量保持超标浓度。研究表明，在水体环境中当N>0.02mg/L，P>0.02mg/L时就会诱发水体富营养化。

基于此，磷的内源控制逐渐成为缓解水体富营养化问题的关注点。因此多地采用底泥疏浚工程，通过永久性去除部分底泥，从而降低底泥中的磷负荷，最终降低内源磷流向上覆水来治理富营养化污染。在我国底泥疏浚已经成为很多河段和湖泊的治理方案。但是，采用底泥疏浚开展富营养治理一直存有争议。一方面，底泥作为水生生态系统的基础，通过底泥疏浚，会破坏泥水界面，同时还可能造成底泥中沉积污染物的二次污染。另一方面，有报告指出，底泥疏浚只能在短期有较好的效果，但是其负面影响可能会长期存在。此外，底泥疏浚资金设备投入巨大，阻碍了其广泛的应用。因此，越来越多的研究致力于寻找替代底泥疏浚的更好方法。

澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)开发出了一种了镧改性膨润土(LMB)作为锁磷剂，用以缓解磷的内源污染。将锁磷剂LMB覆盖于湖泊沉积物上方，底泥中的游离的磷自由释放时，通过锁磷剂，由于镧和磷酸根的强结合力，可以阻止磷从底泥释放进上覆水中。同时，沉积物中的磷酸盐将会被转化为LaPO₄。在这一过程中，大部分游离态的磷酸根失活，从而失去磷酸盐的营养性质，进而起到了缓解富营养化的作用。相较于底泥疏浚的治理方式，应用锁磷剂控制磷的内源污染是一种原位处理法。

然而，此种锁磷剂在控制内源污染上仍有缺陷，如：沉积物量仍会持续积累，而控制效果的持续时间有限，锁磷剂达到吸附平衡时锁磷剂的更换困难。这些缺点阻碍了锁磷剂更好的应用。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种镧改性氧化石墨烯(La-GO)，磷酸盐离子格栅(PAB)及其制备方法，本发明的磷酸盐离子格栅材料，用于全部或部分覆盖于富营养化爆发湖泊的底泥上，以达到阻断内源污染磷污染源释放并缓解水体富营养化的效果。使用时，能够直接将磷酸盐离子格栅材料覆盖于底泥上，且磷酸盐离子格栅材料失效后可相对简便的更换，磷酸盐离子格栅材料在控制湖泊富营养化的方面将具有锁磷剂所具备的所有优点，并克服锁磷剂在使用中的缺陷和不足。

为实现上述目标，本发明制备了功能性材料镧改性氧化石墨烯(La-GO),并在此基础上制备了最终材料磷酸盐离子格栅(PAB)。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种镧改性氧化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将氧化石墨烯(GO)置于去离子水中进行超声分散，待充分分散后，得到氧化石墨烯分散液；