一种沉积物‑水界面磷释放控制材料的制备方法与应用

摘要

本发明提供了一种沉积物‑水界面磷释放控制材料的制备方法与应用，所述材料首创性地以湖泊沉积物与高岭土混合物为基本原料，经氧化、铁盐改性、造粒和焙烧等处理过程，显著降低了材料对磷酸盐的吸附‑解吸平衡浓度EPC

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉积物-水界面磷释放控制材料的制备方法与应用，属于水环境污染控制领域。

背景技术

近30多年来，由于社会经济的发展和人类活动的影响，大量的外源污染物进入湖泊并富集于沉积物中，使我国多数湖泊底质遭受严重污染。调查结果表明，许多湖泊尤其是城市湖泊的底质污染惊人，如太湖、滇池、巢湖等许多水域沉积物中总磷含量高达3000-4000mg/kg。沉积物不仅是地表水体污染物的重要归宿和蓄积库，而且还是上覆水污染的重要内源，这是因为沉积物与上覆水之间存在着沉降吸附和解吸释放的动态平衡过程，水体中的磷浓度很大程度上取决于这种动态平衡的移动，也就是说，沉积物磷迁移及释放取决于柱状沉积物垂直或水平方向上相邻两层之间间隙水的浓度梯度。在同一垂直剖面，当上层沉积物间隙水磷浓度高于下层时，沉积物中磷酸盐由高浓度区间向低浓度区间垂直扩散，形成了磷酸盐由表层沉积物向底层沉积物迁移的趋势。相反，当下层沉积物间隙水磷浓度高于上层时，磷酸盐则由底层沉积物向表层沉积物迁移。通常情况下，沉积物间隙水磷酸盐浓度高于上覆水磷酸盐浓度，一般认为，水体中磷的浓度达到0.02mg/L时便可能导致水体富营养化。因此，有效削减沉积物间隙水磷酸盐浓度，控制沉积物磷酸盐向上覆水扩散是富营养化湖泊内源释放控制的重要内容。

对富营养化水质的改善及修复多集中于减少外源负荷，而沉积物中磷的释放即内源磷释放却会延缓或抵消上述措施的实际效应，所以在外部污染源得到有效控制的前提下，沉积物内源释放的研究成为治理水体污染的关键。原位覆盖技术是当前控制内源释放的有效措施之一，因其对内源污染控制效果好且对水体生态环境影响较小而受到了广泛关注。原位覆盖技术的核心是覆盖材料的选择，目前使用较多的覆盖材料有未污染的底泥、清洁河沙、砾石、钙质膨润土、灰渣、人工沸石、水泥，还有诸如方解石、粉煤灰、土工织物或一些复杂的人造地基材料等。例如，中国专利文献CN102775030A公开了一种以净水污泥作为覆盖材料的方法，该方法通过将脱水后的净水污泥干燥、碾碎、过筛，再于500-600℃的温度下灼烧，得到再生的净水污泥。该技术通过将再生的净水污泥覆盖在待修复水体的污染底泥上面，使得污染底泥与上覆水物理性隔开，一方面抑制了污染底泥内源污染向水体的释放，另一方面净水污泥中含有的以金属氧化物为主的无机颗粒物质还会对水体中的氮磷等污染物质产生吸收，加快了水体中的污染物质向底泥的迁移，在一定程度上能够实现对重污染河道的水体修复。

但上述技术采用自来水厂的净水污泥作为覆盖材料，这一外源物的引入对水体而言存在一定的生态风险，并且由于水体中的磷酸盐浓度远小于净水污泥中的磷酸盐浓度，因而净水污泥中的磷酸盐必然还会向水体迁移，导致上述覆盖材料向其上覆水释放磷的通量大，因而该技术根本不可能有效去除水体中的磷，也即是，现有技术依然无法采用原位覆盖技术真正实现对受污染水体的修复，这对于本领域技术人员而言是一个亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术以净水污泥作为覆盖材料所存在的材料本身生态风险高、磷释放风险大等缺陷，进而提供一种取材廉价、安全性高、实用性强且对低浓度磷酸盐具有较强去除效果的沉积物-水界面磷释放控制材料的制备方法与应用。

为此，本发明实现上述目的技术方案为：

一种沉积物-水界面磷释放控制材料的制备方法，包括：

(1)采集湖泊沉积物，经冷冻干燥，研磨过筛，得到沉积物粉体，备用；

(2)取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到高岭土粉体，备用；

(3)将所述沉积物粉体和所述高岭土粉体混合均匀形成混合粉体，备用；

(4)对所述混合粉体进行氧化处理，而后烘干，备用；

(5)采用铁盐溶液对步骤(4)氧化后的混合粉体进行改性处理，而后烘干，备用；

(6)将步骤(5)改性后的混合粉体加水浸润，而后挤压成型，成型材料经焙烧处理后即得沉积物-水界面磷释放控制材料。

所述步骤(3)中，所述高岭土粉体的质量占所述混合粉体总质量的10％-90％，优选为40％-60％，更优选为50％。

所述沉积物粉体和所述高岭土粉体的粒度均不小于100目。

步骤(4)中采用5mol·L^-1的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1。

步骤(5)中所述的铁盐溶液为0.20mol·L^-1的FeSO₄水溶液，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1。

步骤(6)中，所述焙烧处理的温度为120-800℃，优选为120-700℃，更优选为700℃；所述焙烧处理的时间为0.5-3h，优选为1h。

步骤(6)中，水的添加量占所述混合粉体质量的5-30wt％，优选为10wt％。

所述沉积物-水界面磷释放控制材料为具有3-5mm粒径的颗粒。

由上述制备方法制得的沉积物-水界面磷释放控制材料作为沉积物原位覆盖材料的用途。

将所述沉积物-水界面磷释放控制材料铺设在受污染沉积物的表面，受污染水域表层沉积物总磷的含量每降低0.10mg/L所对应的每平方米所述受污染沉积物每年所需的所述沉积物-水界面磷负荷控制材料的投加量为0.23-19.71kg；

所述受污染沉积物的间隙水中的磷酸盐浓度为0.02-1.0mg/L。

本发明的上述技术方案具有以下优点：

1、本发明所述的沉积物-水界面磷释放控制材料的制备方法，考虑到湖泊沉积物具有双重角色，它既是磷的“汇”又是磷的“源”，由于沉积物的源-汇转换过程难以控制，尤其当水体中的磷酸盐初始浓度较低时，沉积物会表现出对磷的“负吸附”现象，导致使用沉积物作为磷控释材料存在着材料自身所携带的磷酸盐会向上覆水溶出的风险，易于造成水体的二次污染，生态安全性较差，这也正是现有技术无法直接使用湖泊沉积物来制备磷控释材料的原因所在，而为了克服上述缺陷，本发明首次以沉积物与高岭土的混合物为基本原料，依次经氧化、铁盐改性和焙烧处理后，形成一种如图1所示的具有较低吸附-解吸平衡浓度(EPC₀)和较高分配系数(K_d)的沉积物-水界面磷释放控制材料。研究证明，EPC₀值与沉积物-水界面溶解性磷酸盐(SRP)含量的相对大小决定了磷酸盐的迁移方向，EPC₀值越小，表明由材料向上覆水释放磷的通量也越小，而K_d值则反映了材料对磷酸盐的吸附强度和缓冲能力，K_d值越大，表明材料对磷酸盐的缓冲能力越强、吸附强度也越大，越不容易发生磷的解吸。由此可见，本发明所述的沉积物-水界面磷释放控制材料能够真正实现对沉积物-水界面磷释放的有效阻控，由此解决了现有技术中的覆盖材料因一味追求磷吸附量而忽视材料自身磷释放量大所导致的无法有效控制沉积物磷内源污染的问题。

具体地讲，本发明所述的制备方法通过采用高岭土作为磷释放控制材料的原料之一，一方面可利用高岭土中高含量的氧化铝对磷酸盐的吸附量大、固定能力强的特性，大大降低了材料本身的吸附-解吸平衡浓度，提高了分配系数，从而有利于实现对湖泊沉积物间隙水中低浓度磷酸盐的去除及沉积物-水界面磷释放的有效控制；另一方面利用高岭土自身的粘结性以确保磷释放控制材料的成型；第三方面利用高岭土取材廉价、安全性高、实用性强的特点，可降低磷释放控制材料的生产成本和生态风险。另外，本发明所述的制备方法通过对混合原料进行氧化和改性处理，再配合高温焙烧，由此可大幅提高材料中活性铁氧化物的含量，以提升材料对磷酸盐的吸附容量和吸附强度，从而更有利于实现对沉积物-水界面磷释放的有效控制。

2、本发明所述的沉积物-水界面磷释放控制材料的制备方法，优选最佳焙烧温度为700℃，这样不仅能够除去沉积物孔隙中的水分及吸附在沉积物上的碳酸盐和有机质，增大了沉积物的孔隙度和比表面积，有利于提高沉积物对磷的吸附能力，而且还能活化沉积物中较难移动的磷，随后沉积物通过发生一定程度的矿物转化使得活化的磷再度被固定，有利于降低沉积物磷的内源释放量。

3、本发明所述的沉积物-水界面磷释放控制材料的制备方法，通过将混合粉体造粒成型为粒径为3-5mm的颗粒，再将本发明的材料铺设于受污染的沉积物表面之后，可有效降低底层水体的应切力及水体流动对沉积物的扰动，进而有利于降低沉积物再悬浮的磷释放。

4、本发明所述的沉积物-水界面磷释放控制材料的制备方法，最终制得的材料对0.02-1.0mg/L沉积物间隙水磷酸盐去除率达到了80％-98％；针对滇池不同湖区沉积物，开展现场原位模拟湖泊沉积物-水界面磷释放过程，模拟试验90天后，材料控制组上覆水总磷浓度比对照组降低了7至36倍，由此，材料覆盖控制组沉积物-水界面磷释放量比对照组削减了73％-97％。

以滇池草海为例，目前水体中表层沉积物总磷(TP)的含量为0.30mg/L，沉积物-水界面可溶性总磷(DTP)的释放通量为1.091mg/(m²·d)，那么要使TP值降低至0.20mg/L，若不考虑沉积物中可移动磷的进一步转化，则一年内需投加本发明所述的材料的量为0.23Kg/m²，若考虑可移动磷在整个生物地球化学循环过程中大部分将全部矿化进入上覆水体中，则一年内需投加本发明所述的材料的量为19.71Kg/m²。可见，通过将本发明所述的材料铺设于受污染的沉积物表面，能够实现对沉积物-水界面磷释放的有效阻控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式中的描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的控制材料对磷酸盐的吸附-解吸曲线图；

图2为本发明所述的控制材料对磷酸盐的吸附-解吸平衡浓度(EPC₀)和分配系数(K_d)随材料中高岭土所占百分比变化的曲线图；

图3a～3f分别代表焙烧温度依次为120℃、200℃、300℃、450℃、550℃700℃时制备的控制材料对磷酸盐的去除率随磷酸盐初始浓度变化的曲线图；

图4a～4d分别对应实验组1～4中的现场原位模拟条件材料对沉积物-水界面磷释放控制效果图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

下述实施例中的沉积物原料采自滇池24°53′55.31"N和102°40′35.92"E，以滇池沉积物的质量计，所述滇池沉积物的烧失量为20.23wt％，所述滇池沉积物中含有30.07wt％的SiO₂、23.93wt％的Al₂O₃、20.51wt％的Fe₂O₃、0.32wt％的CaO、0.93wt％的MgO、0.18wt％的Na₂O、3.08wt％的K₂O和0.75wt％的TiO₂；

高岭土购自郑州西德利化工厂；

马弗炉购自德国纳博热马弗炉，型号：L5/11/P330+。

实施例1

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度不小于100目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度不小于100目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的10wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的5wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于120℃焙烧2h，即制得粒径为3-5mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实施例2

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度为150～200目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度为150～200目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的80wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的10wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于200℃焙烧3h，即制得粒径为3-4mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实施例3

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度为120～300目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度为120～300目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的70wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的15wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于300℃焙烧1h，即制得粒径为3-4mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实施例4

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度为100～300目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度为100～300目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的60wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的20wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于450℃焙烧1.5h，即制得粒径为4-5mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实施例5

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度为100～200目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度为100～200目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的50wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的20wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于700℃焙烧1h，即制得粒径为3-4mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实施例6

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度为100～250目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度为100～250目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的40wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的15wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于550℃焙烧1h，即制得粒径为3-5mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实施例7

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度为150～200目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度为150～200目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的30wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的30wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于700℃焙烧0.5h，即制得粒径为3-4mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实施例8

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度为100～200目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度为100～200目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的20wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的15wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于800℃焙烧1h，即制得粒径为3-4mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实施例9

本实施例所述的沉积物-水界面磷释放控制材料由如下方法制备得到：

(1)采集湖泊底泥为原料，经冷冻干燥、研磨过筛后，得到粒度为150～200目的沉积物粉体，备用；取高岭土，经干燥、研磨过筛，得到粒度为150～200目高岭土粉体，备用；

(2)将所述沉积物粉体和高岭土粉体按比例充分混合形成混合粉体，所述高岭土的用量占混合粉体总质量的90wt％，备用；

(3)利用5mol/L的HNO₃水溶液对所述混合粉体进行氧化处理，所述HNO₃水溶液与所述混合粉体的质量比为50:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温；

然后利用0.2mol/L的FeSO₄水溶液对经氧化后的混合粉体进行改性处理，所述FeSO₄水溶液与所述混合粉体的质量比为100:1，而后置于鼓风干燥箱内蒸干，取出冷却至室温备用；

(4)将步骤(3)改性后的混合粉体加水浸润，水的添加量占所述混合粉体质量的10wt％，而后挤压成颗粒状，成型料于700℃焙烧0.5h，即制得粒径为4-5mm的沉积物-水界面磷释放控制材料。

实验例

本发明分别设置了吸附-解吸实验和沉积物-水界面现场原位控制实验，以考察本发明制得的沉积物-水界面磷释放控制材料的使用效果。

1、吸附-解吸实验

配置接近于湖泊自然条件下沉积物间隙水磷浓度范围为0～1.0mg/L(即分别设置为0、0.02、0.05、0.10、0.20、0.30、0.50和1.0mg/L)的水样；称取材料干样0.5g于100mL离心管中，分别加入50mL上述不同浓度的水样溶液，在25℃环境下振荡24h(200rpm)至吸附平衡；取出离心管，在5000rpm下离心15min，取上清液由0.45μm滤膜抽滤得滤液，测定SRP浓度；取适量滤液于25mL比色管中，用蒸馏水定容至25mL，加入0.5mL的10％抗坏血酸，摇匀，30s后加入1mL钼酸盐溶液充分混匀，显色15min，以超纯水作参比，在700nm波长下比色，测定溶液中磷浓度。

通过实验数据计算，获得如图1所示的不同高岭土含量的材料对磷酸盐的吸附-解吸曲线；再利用线性分配模型拟合运算，获得各材料对磷酸盐的吸附-解吸平衡浓度，见图2，其中，线性方程如下：

Q＝b+K_dC

EPC₀＝(-b)/K_d

上式中，Q为材料对磷酸盐的平衡吸附量，mg/kg；C为平衡溶液浓度，mg/L；EPC₀为吸附-解吸平衡浓度，K_d为线性分配系数。

从图2中可以看出，含10wt％高岭土的材料对磷酸盐的吸附-解吸平衡浓度为0.03mg/L、分配系数K_d值为5.6L/g，随着高岭土所占比重的增加，EPC₀呈现下降趋势，最低值为0.0035，降低了近10倍，但K_d值却呈现先升高后下降趋势，最高值出现在含50wt％高岭土的材料中，为33.6L/g，提高了5倍以上，由此可以得出本发明材料的最佳配比，即沉积物与高岭土的质量比为1:1。

图3a～3f所示为由不同焙烧温度制得的材料对具有不同磷浓度的沉积物间隙水中磷酸盐的去除效果，从图3a～3f可以看出，经700℃焙烧而得的材料始终具有很高的磷酸盐去除率，由此确定本发明所述制备方法的最佳焙烧温度为700℃。

2、沉积物-水界面现场原位控制实验

采集滇池不同湖区的柱状沉积物，运回实验室后将其置于室内柱状模拟装置中，并调节沉积物的厚度约为20cm，然后利用虹吸管移除上覆水；为避免材料覆盖后界面产生不均匀沉降，移除上覆水后立即在沉积物表层放置一个特定的薄层pvc滤片，使其水平覆盖在沉积物表层而又不对沉积物产生压实效果，在pvc滤片上方覆盖本发明实施例5制得的材料，选择滇池不同湖区4个点位，设四组平行实验，分别为实验组1、实验组2、实验组3和实验组4。本实验例以覆盖材料为控制处理，以不设置覆盖层为对照处理。为增强材料的控制效果，上覆水采用曝气后(调节水体DO约为9.0mg/L)的人工湖水替代，其具体配置方法参考文献Assessing the effectiveness of thin-layer sand caps for contaminated sediment management through passive sampling(Lampert D J,Sarchet W V,Reible D D,Environmental science&technology,2011,45(19):8437-8443)，上覆水深度为30cm。

在培养期间，取覆盖层(或沉积物层)上方5cm处水样100mL用于测定磷酸盐浓度，图4a～4d分别对应实验组1～4中经覆盖材料控制处理和对照处理后的上覆水中磷酸盐浓度随模拟时间变化的曲线图，4个月的监测结果表明，本发明所述方法制备的控制材料对滇池不同湖区沉积物磷释放均具有显著的控制效果，材料控制组上覆水总磷浓度比对照组降低了7至36倍，由此，材料覆盖控制组沉积物-水界面磷释放量比对照组削减了73％-97％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。