【关键技术】改性黏土高效控磷材料
一、技术简介
中科凹土灵®是由中国科学院南京地理与湖泊研究所研发的一种环境友好型除磷材料,可安全、稳定、高效去除水体中磷元素。该产品利用无毒的天然矿物凹凸棒土(简称凹土)作为载体,通过对凹凸棒土进行棒晶解束与孔道扩增,有效提高了材料的比表面积与孔容,进而进行活性负载,由此而制备出一种含镧、铝的双金属或单金属镧的矿物改性材料。该型材料能迅速捕获水体中的溶解态磷,同时可以与底泥中的易活化态磷进行反应,与之形成热稳定性良好、溶积度极小的磷酸盐沉淀物,进而削减底泥磷的释放,起到永久阻控的目的。二、技术内容
本产品根据水动力条件强弱,可制备成圆柱形颗粒(抗风浪型),直径4~6mm,土灰色或无规则片状(快速溶解型)。投入水中后,在2-5分钟内会迅速裂解成细小粉体颗粒并逐渐沉降至水底,在沉降过程中可有效捕捉水体中溶解性磷。沉降到水底的材料颗粒在底泥表面形成1-2mm的钝化层,可阻滞底泥内源磷向上层水柱中的释放,因此本产品具备快速除磷和长效控磷的双重功效。
三、技术优势
该技术主要是针对磷是湖泊等水体富营养化的主要限制因子问题,采用天然粘土矿物材料负载镧或者镧铝等复合金属,快速扩增材料固磷容量,并实现水体磷的快速固定与去除,提升水体透明度,为后续生态修复奠定基础,解决了传统清淤等技术投入高及淤泥处置难等问题。

四、应用场景
该技术主要是针对水体以及底泥内源磷高,释放强度大,是引起水体富营养化以及蓝藻水华的核心问题,重点解决水体磷快速去除与底泥磷释放控制。主要用于富营养化水体、净化水体、城市黑臭河道等高磷污染水体。
五、典型案例
在我国多个湖湾、城市湖泊中得到应用,累计上千吨。对水体磷控制以及水体生态修复具有重要的支撑作用。
案例1:巢湖西部汇流湖湾区(安徽合肥)
面积:0.2km2
水深(平均):2米
问题:富营养化,蓝藻水华,水质差
使用时间:2018年6月
材料用量:200吨
结果:水中总磷和溶解性磷含量分别降低50%与90%以上,底泥释放削减75%以上,水体得到有效净化,降低了蓝藻暴发的几率。

案例2
杨春湖(湖北武汉)
面积:39.5ha
水深(平均):1米
问题:磷含量较高,藻类发育
使用时间:2019年7月
材料用量:200吨
结果:水中总磷降低65.2%,磷酸盐去除率几乎达到100%,底泥中活性磷释放通量下降83.4%,水质明显提升,有效遏制了潜在的蓝藻水华。



六、科技支撑
科研项目:
1)中科院交叉团队,双金属锁磷材料研发及其水体原位修复(JCTD-2018016),2018-2020年,100万元;
2)中科院重点部署项目,湖库内生性磷对蓝藻水华的驱动机制及其防控技术研究(ZDBS-LY-DQC018),2019-2023年,300万元;
3)国自然面上项目,湖泊内源锁磷剂促生底泥矿物态磷识别及其活化潜力研究(41977363),2019-2023年,60万元。
获奖:
1) 尹洪斌(1/12):长江流域典型湖泊内源磷污染治理关键技术及其应用, 长江技术经济学会, 科技进步, 省部二等奖, 2023年;
2) 尹洪斌(1/9):湖泊底泥磷污染治理关键技术及应用,中国环境科学学会,科技进步,省部二等奖,2024 年;
3) 尹洪斌(2/8):湖库底质生境退化机制及其修复关键技术及应用,南京水利科学研究院,科技进步,市(厅)级奖,2024年;
4) 尹洪斌(2/15):面向长江流域湖泊沉水植物恢复的底泥氮磷减释关键技术及应用. 科技进步, 省部二等奖, 2025年。
专利:
1)尹洪斌,一种双金属抗风浪型锁磷材料及其制备方法和应用,国家发明专利,2021年授权,ZL201811492485.5;
2)尹洪斌,一种实现粘土矿物固磷容量扩增的生产方法,国家发明专利,2021年授权,ZL201910953687.3;
3)尹洪斌,孔明. 一种氮磷同步吸附剂的制备方法和应用, 2015-2-25, 中国, ZL201310174614.7. (发明专利授权);
4)尹洪斌,孔明. 一种高效钙基海泡石磷吸附的制备方法及其应用, 2015-4-1, 中国, ZL201310070562.9. (发明专利授权)。
七、联系方式
联系人:尹洪斌
科技处:姚老师,025-86882023,zbyao@niglas.ac.cn
