[发明专利]一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料，其特征在于，以牡蛎壳粉末为原材料，与海藻酸钠按一定比例混合，制成人造球形基质，利用水热共沉淀法，将锌、铁涂覆于人造球形基质表面，制备复合材料。该复合填料通过锌和铁的离子交换作用实现磷和抗生素的去除，解决了牡蛎壳粉末无法承受水力负荷这一问题，延长了基质的使用寿命，提高了磷和抗生素的吸附能力，达到了废物再利用的目的。

技术领域

本发明涉及人工湿地填料领域，特别是一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料的方法。以本发明制备的一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料，可以利用锌和铁的离子交换能力而去除磷和抗生素的功能，具有高吸附性能。

背景技术

四环素是最常见的抗生素之一，在养殖废水中被频繁检出。抗生素难以被动物体吸收，残留的抗生素会进入水环境，污染地下水和地表水。磷是地表水中最常见的污染物之一，过多的磷污染会导致水体富营养化现象，破坏水生态环境。目前，磷和抗生素的去除方法包括物理吸附法、生物法等。污水处理厂的工艺成本较高，且难以完全去除抗生素，难以大规模应用。因此，迫切需要一种低成本、高效率、无污染的技术去除水体中的磷和抗生素。

在人工湿地去除磷和抗生素的研究中，基质的吸附和积累量是有限的，且基质的来源和经济性使得其应用与推广存在一定局限。由于人工湿地系统相较于其他传统工艺研究起步较晚，人们对基质的研究局限于土壤、砾石、粉煤灰等传统天然填料和工业废料等，但这些填料的吸附能力普遍较低，限制了人工湿地在处理磷和抗生素污水中的应用。例如，申请号CN202110313186.6的发明专利公开了一种人工湿地填料，但制作该填料的原材料较多，且制备过程较为复杂，不利于大规模生产；申请号CN202110844199.6的发明专利公开了一种人工湿地填料，但该填料制作成本较高，且难以达到废物利用的目的。随着现代工业的迅速发展，污水中成分日益复杂，各种传统污染物和新兴污染物混合，对污水处理技术的要求越来越高。研发一种吸附效率高、性能持久、经济环保的用于人工湿地人工湿地填料成为解决当前人工湿地处理含磷和抗生素废水问题的重要途径。

本研究将牡蛎壳粉与海藻酸钠粉末按比例混合，制成人造球型基质，并结合锌铁层状双金属制备改性复合填料可以提高基质的吸附性能，延长人工湿地系统的使用寿命，为人工湿地处理磷和抗生素提供新的选择。

发明内容

为了克服人工湿地传统基质在处理磷和抗生素方面的不足，本发明提供了一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料。

本发明的一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料的制备方法采用以下技术方案：

将牡蛎壳粉、海藻酸钠和碳酸氢铵按比例混合，以此为前驱体，后经水热共沉淀涂覆锌铁得到一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料。

一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将质量比为4∶1∶0.4的牡蛎壳粉、海藻酸钠和碳酸氢铵混合；

(2)将步骤(1)得到的混合样品放入到1mol/L的氯化钙溶液中静置24小时，取出并转移到烘箱内，加热进行固化，然后自然冷却至室温，得到一定尺寸的球状样品；

(3)取成型后的球状样品放入氯化锌、氯化铁混合溶液中(摩尔比为2∶1)，在水浴加热80℃下加入一定浓度氢氧化钠溶液(5mol·L^-1)，调节pH至11～12，放入超声装置中1小时，静置12小时后用去离子水洗涤3次，烘干后得到一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料。

本发明使用的一种用于人工湿地的牡蛎壳结合锌铁层状双金属改性复合填料可大量合成，具备一定的硬度和孔隙率，具有较高的吸附容量和良好的稳定性，可用作废水中磷和抗生素的去除。本发明制备过程简单，不需要昂贵设备，在人工湿地填料的中具备广阔的应用前景。

附图说明