[发明专利]一种水体除磷材料的制备方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种水体除磷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将含有0.2～1mol/L SiO₃^2‑离子的溶液和含有0.5～2mol/L Ca²⁺离子的溶液混合均匀，使得混合溶液中Ca和Si的摩尔比例在0.8～2:1之间；(2)将混合溶液采用400～800W微波加热至100～220℃，保持恒温进行微波水热合成反应2～10h，获得微波水热合反应物；(3)将水热合反应物，固液分离后，将固相干燥得到所述水体除磷材料。本发明提供的水体除磷材料的制备方法结合微波和水热合成手段，提升所制备的水化硅酸钙材料的磷去除能力。

技术领域

本发明属于环境功能材料和水处理领域，更具体地，涉及一种水体除磷材料的制备方法、产品及应用。

背景技术

磷是一种不可再生的非金属矿产资源，随着经济社会的快速发展，磷的需求量不断增加。我国磷矿资源较丰富，但贫矿多富矿少，难选矿多易选矿少。污水中大量的磷未经回收而排放，会使我国面临着因水体富营养化而引起水资源短缺和磷资源浪费的挑战。因此，将污水中的磷去除并加以回收利用，不仅能改善水体富营养化问题，提高水资源的可利用率，同时还能节约磷资源，缓解磷资源短缺问题，对社会、经济和环境可持续发展具有十分重要的意义。

水化硅酸钙除磷材料由于结晶产物与磷矿成分相似，无毒无害，回收后有资源回用的潜力，是具有应用前景的除磷材料。然而，目前水化硅酸钙产品除磷效果有待进一步提高。因此，进一步提高水化硅酸钙材料除磷性能的磷污染去除以及回收的关键技术。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了水体除磷材料的制备方法、产品及应用，其目的在于通过微波和水热手段的共同活化，提升水化硅酸钙材料的磷去除能力，由此解决目前制备的水化硅酸钙材料除磷性能有限的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种水体除磷材料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）将含有0.2~1mol/L SiO32-离子的溶液和含有0.5~2mol/L Ca2+离子的溶液混合均匀，使得混合溶液中Ca和Si的摩尔比例在0.8~2:1之间；

（2）将步骤（1）中的混合溶液采用400~800W微波加热至100~220℃，保持恒温进行微波水热合成反应2~10 h，获得微波水热合反应物；

（3）将步骤（2）获得的水热合反应物，固液分离后，将固相干燥得到所述水体除磷材料。

优选地，所述水体除磷材料的制备方法，其步骤（2）采用微波消解仪作为反应器。

优选地，所述水体除磷材料的制备方法，其所述（2）将混合溶液采用400W微波加热。

优选地，所述水体除磷材料的制备方法，其所述步骤（2）将混合溶液微波加热至160℃，保持恒温进行微波水热合成反应。

按照本发明的另一个方面，提供了一种为水化硅酸钙材料，按照如权利要求1至4任意一项所述的制备方法制备，优选比表面积在10~25 m2/g之间。

按照本发明的另一个方面提供过了所述水体除磷材料的应用，其应用于去除水体中的磷酸盐。所述磷酸盐包括PO43-、HPO42-、以及H2PO4-形成的盐。

优选地，所述应用，其包括以下步骤：

向每含有0.001-0.5 mmol磷元素的水体中，加入0.15 g的所述水体除磷材料，常温充分震荡反应。

优选地，所述应用，其所述反应pH值3至13。

优选地，所述应用，其所述反应时间0.5~12h。

优选地，所述应用，其所述震荡转速为160~200转/分钟。