申請日2016.05.16
公開(公告)日2016.08.31
IPC分類號B01J20/12; B01J20/28; C02F1/28; B01J20/30; C02F101/10; C02F101/20
摘要
本發(fā)明涉及一種廢水除磷吸附材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。其將貝殼經(jīng)熱處理活化，再和凹凸棒石按照一定比例混合、制成粒狀試樣，按比例添加至廢水中，以達(dá)到除磷的效果。本發(fā)明較之已有技術(shù)而言，充分利用了貝殼和凹凸棒石來源廣泛，孔隙多，具有脫色和吸附等特性，工藝簡單，制備成本低，除磷效率高，能夠變廢為寶，具有良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種廢水除磷吸附材料，其特征是按質(zhì)量百分比計(jì)配方比例如下：貝殼60%-75%，凹凸棒石25%-40%;將兩者粉碎后按比例混合，制粒后得到產(chǎn)品廢水除磷吸附材料。
2.權(quán)利要求1所述廢水除磷吸附材料的制備方法，其特征是按質(zhì)量百分比計(jì)步驟如下：
(1)預(yù)處理：取貝殼，將其至于200-500℃燒制保溫1-3h，然后研磨破碎，過100目篩;取凹凸棒石，經(jīng)粉碎研磨后，過100目篩;
(2)混合：取步驟(1)預(yù)處理后的貝殼60%-75%，研磨過篩后的凹凸棒石25%-40%混勻，得到混合料;按每1kg混合料中加入200-450mL的水，混合均勻得到泥狀料;
(3)制粒干燥：對步驟(2)所得泥狀料進(jìn)行制粒，得到5-40mm的顆粒，在50-100℃下烘干2-4h，至水分小于5%，得到產(chǎn)品廢水除磷吸附材料。
3.如權(quán)利要求2所述廢水除磷吸附材料的制備方法，其特征是：將得到的產(chǎn)品廢水除磷吸附材料放置在水中繼續(xù)進(jìn)行靜置養(yǎng)護(hù)10-20d，即可。
4.權(quán)利要求1所述廢水除磷吸附材料的應(yīng)用，其特征是：應(yīng)用于廢水除磷中，每100mL廢水中添加5g廢水除磷吸附材料，吸附1-7d即可。
說明書
一種廢水除磷吸附材料及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種廢水除磷吸附材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著工業(yè)和社會的不斷發(fā)展，大量富含氮磷的工業(yè)廢水和生活污水隨意排放，同時(shí)含氮、磷化肥的大量使用，使得我國水體污染日益嚴(yán)重，河道和水體發(fā)生富營養(yǎng)化的事件逐年發(fā)生。以無錫為例，2007年太湖富營養(yǎng)化導(dǎo)致了藍(lán)藻水華事件，嚴(yán)重危及市民的正常飲水。有研究表明，當(dāng)水體中的總磷濃度高于0.05 mg/L時(shí)，適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件即可引起藻類等水生植物的過度生長。因此，處理含磷的廢水就變得尤為重要。
一般含磷廢水的處理主要有化學(xué)法和生物法�；瘜W(xué)法主要利用石灰，鋁鹽和鐵鹽與廢水中的磷酸根發(fā)生沉淀反應(yīng)，從而去除磷元素。但化學(xué)法需要投放大量的混凝劑，成本較高，且還可能形成二次污染。生物法主要是利用城市污水處理廠的好氧活性污泥中噬磷菌厭氧釋磷、好氧吸磷的原理，通過好氧-厭氧過程交替運(yùn)行進(jìn)行去除，但工藝穩(wěn)定性差，出水總磷濃度不穩(wěn)定，除磷效果無法滿足日益嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，且出水磷濃度是湖泊水體二類標(biāo)準(zhǔn)的10-55倍，因此需要對污水處理廠出水進(jìn)行更嚴(yán)格的除磷才能保證水體的生態(tài)環(huán)境。
吸附法除磷技術(shù)主要是利用物質(zhì)的多孔性和大比表面積，通過磷在吸附劑表面的表面沉淀、離子交換或附著吸附等作用來實(shí)現(xiàn)廢水的除磷過程。貝殼具有豐富的多孔性和較高的鈣活性，用其除磷響應(yīng)時(shí)間快、效率高。凹凸棒石不僅具有陽離子可交換性和吸附脫色性，而且還能夠除臭除味，去除水中的重金屬等作用，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康是必不可少的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用貝殼和凹凸棒石為原材料，制備可用于吸附廢水中磷的原料配方和方法。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種廢水除磷吸附材料，按質(zhì)量百分比計(jì)配方比例如下：貝殼60%-75%，凹凸棒石25%-40%;將兩者粉碎后按比例混合，制粒后得到產(chǎn)品廢水除磷吸附材料。
所述廢水除磷吸附材料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)步驟如下：
(1)預(yù)處理：取貝殼，將其至于200-500℃燒制保溫1-3h，然后研磨破碎，過100目篩;取凹凸棒石，經(jīng)粉碎研磨后，過100目篩;
(2)混合：取步驟(1)預(yù)處理后的貝殼60%-75%，研磨過篩后的凹凸棒石25%-40%混勻，得到混合料;按每1kg混合料中加入200-450mL的水，混合均勻得到泥狀料;
(3)制粒干燥：對步驟(2)所得泥狀料進(jìn)行制粒，得到5-40mm的顆粒，在50-100℃下烘干2-4h，至水分小于5%，得到產(chǎn)品廢水除磷吸附材料。
將得到的產(chǎn)品廢水除磷吸附材料放置在水中繼續(xù)進(jìn)行靜置養(yǎng)護(hù)10-20d，即可。
所述廢水除磷吸附材料應(yīng)用于廢水除磷中，每100mL廢水中添加5g廢水除磷吸附材料，吸附1-7d即可。
本發(fā)明的廢水除磷材料在廢水中具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，貝殼和凹凸棒石的活化粒子會和廢水中的磷酸根離子產(chǎn)生反應(yīng)，主要反應(yīng)式如下：
5Ca2+ + 4OH- + 3HPO42+ = Ca5OH(PO4)3 ↓+ 3H2O
在材料表面上溶解態(tài)的磷經(jīng)過反應(yīng)后以羥基磷灰石沉淀的形式被固定下來，凹凸棒石則吸附廢水中的一部分重金屬并脫色，能夠達(dá)到廢水除磷脫色的目的;同時(shí)，本發(fā)明以貝殼和凹凸棒石為原材料，具有成本低，工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，能夠提高市場競爭力，并達(dá)到廢物利用和環(huán)境保護(hù)的雙重目的。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明將貝殼經(jīng)熱處理活化，再和凹凸棒石按照一定比例混合、制成粒狀試樣。本發(fā)明工藝簡單，以廢治污，能夠變廢為寶，具有良好的應(yīng)用前景。一方面，本發(fā)明的廢水除磷材料在水中具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，貝殼和凹凸棒石的活化粒子會和廢水中的磷酸根離子產(chǎn)生反應(yīng)，并在材料表面上以羥基磷灰石沉淀的形式被固定下來，凹凸棒石則吸附廢水中的一部分重金屬并脫色，達(dá)到廢水除磷脫色的目的;另一方面，本發(fā)明以貝殼和凹凸棒石為原材料，具有成本低，工藝簡單，除磷效率高等優(yōu)點(diǎn)，能夠提高市場競爭力，并達(dá)到廢物利用和環(huán)境保護(hù)的雙重目的。
具體實(shí)施方式
以下是本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
利用貝殼和凹凸棒為原料制備除磷吸附材料，按質(zhì)量百分比計(jì)其原料配方如下：貝殼75%，凹凸棒石25%。
制備步驟：
(1)預(yù)處理：取貝殼，將其至于200℃燒制保溫2h，然后研磨破碎，過100目篩;取凹凸棒石，經(jīng)粉碎研磨后，過100目篩;
(2)混合：取步驟(1)預(yù)處理后的貝殼和研磨過篩后的凹凸棒石混勻，得到混合料;按每1kg混合料中加入200mL的水，混合均勻得到泥狀料;
(3)制粒干燥：對步驟(2)所得泥狀料進(jìn)行制粒，得到5mm的顆粒，在50℃下烘干4h，至水分小于5%，得到產(chǎn)品廢水除磷吸附材料。
廢水除磷材料性能：在500mL錐形瓶中加入100mL初始磷濃度為500mg/L的模擬廢水(KH2PO4水溶液)，與此對應(yīng)加入5g的廢水除磷吸附材料，將錐形瓶放置在25℃恒溫震蕩水浴鍋中，使廢水除磷吸附材料與模擬廢水在常溫條件下充分接觸。在各個(gè)設(shè)定的時(shí)間條件下采樣，用鉬藍(lán)法測定溶液中磷濃度的變化情況。
與廢水接觸20分鐘后磷濃度開始減少，第一天后磷濃度降至126mg/L，經(jīng)過7天吸附后，磷濃度最終降至37.8 mg/L。廢水除磷材料對磷的吸附量為9.244 mg/g，相應(yīng)的去除率達(dá)到92.44%。
實(shí)施例2
利用貝殼和凹凸棒為原料制備除磷吸附材料，按質(zhì)量百分比計(jì)其原料配方如下：貝殼70%，凹凸棒石30%。
制備步驟：
(1)預(yù)處理：取貝殼，將其至于300℃燒制保溫1h，然后研磨破碎，過100目篩;取凹凸棒石，經(jīng)粉碎研磨后，過100目篩;
(2)混合：取步驟(1)預(yù)處理后的貝殼和研磨過篩后的凹凸棒石混勻，得到混合料;按每1kg混合料中加入450mL的水，混合均勻得到泥狀料;
(3)制粒干燥：對步驟(2)所得泥狀料進(jìn)行制粒，得到10mm的顆粒，在60℃下烘干3h，至水分小于5%，得到產(chǎn)品廢水除磷吸附材料。
將成型后的廢水除磷吸附材料放在水中靜置養(yǎng)護(hù)17天后即可。
廢水除磷材料性能：在500mL錐形瓶中加入100mL初始磷濃度為500mg/L的模擬廢水(KH2PO4水溶液)，與此對應(yīng)加入5g的除磷凈化材料，將錐形瓶放置25℃恒溫震蕩水浴鍋中，使除磷材料與模擬廢水在常溫條件下充分接觸。在各個(gè)設(shè)定的時(shí)間條件下采樣，用鉬藍(lán)法測定溶液中磷濃度的變化情況。
與廢水接觸20分鐘后磷濃度開始減少，第一天后磷濃度降至146mg/L，經(jīng)過7天吸附后，磷濃度最終降至32.8mg/L。廢水除磷材料對磷的吸附量為9.344 mg/g，相應(yīng)的去除率達(dá)到93.44%。
實(shí)施例3
利用貝殼和凹凸棒為原料制備除磷吸附材料，按質(zhì)量百分比計(jì)其原料配方如下：貝殼65%，凹凸棒石35%。
制備步驟：
(1)預(yù)處理：取貝殼，將其至于400℃燒制保溫1h，然后研磨破碎，過100目篩;取凹凸棒石，經(jīng)粉碎研磨后，過100目篩;
(2)混合：取步驟(1)預(yù)處理后的貝殼和研磨過篩后的凹凸棒石混勻，得到混合料;按每1kg混合料中加入300mL的水，混合均勻得到泥狀料;
(3)制粒干燥：對步驟(2)所得泥狀料進(jìn)行制粒，得到30mm的顆粒，在55℃下烘干4h，至水分小于5%，得到產(chǎn)品廢水除磷吸附材料。
廢水除磷材料性能：在500mL錐形瓶中加入100mL初始磷濃度為500mg/L的模擬廢水(KH2PO4水溶液)，與此對應(yīng)加入5g質(zhì)量的除磷凈化材料，將錐形瓶放置25℃恒溫震蕩水浴鍋中，使除磷材料與模擬廢水在常溫條件下充分接觸。在各個(gè)設(shè)定的時(shí)間條件下采樣，用鉬藍(lán)法測定溶液中磷濃度的變化情況。
與廢水接觸20分鐘后磷濃度開始減少，第一天后磷濃度降至112mg/L，經(jīng)過7天吸附后，磷濃度最終降至46.6mg/L。廢水除磷材料對磷的吸附量為9.068 mg/g，相應(yīng)的去除率達(dá)到90.68%。
實(shí)施例4
利用貝殼和凹凸棒為原料制備除磷吸附材料，按質(zhì)量百分比計(jì)其原料配方如下：貝殼60%，凹凸棒石40%。
制備步驟：
(1)預(yù)處理：取貝殼，將其至于500℃燒制保溫1h，然后研磨破碎，過100目篩;取凹凸棒石，經(jīng)粉碎研磨后，過100目篩;
(2)混合：取步驟(1)預(yù)處理后的貝殼和研磨過篩后的凹凸棒石混勻，得到混合料;按每1kg混合料中加入250mL的水，混合均勻得到泥狀料;
(3)制粒干燥：對步驟(2)所得泥狀料進(jìn)行制粒，得到40mm的顆粒，在70℃下烘干2h，至水分小于5%，得到產(chǎn)品廢水除磷吸附材料。
將廢水除磷吸附材料放在水中靜置養(yǎng)護(hù)10天后即可。
廢水除磷材料性能：在500mL錐形瓶中加入100mL初始磷濃度為500mg/L的模擬廢水(KH2PO4水溶液)，與此對應(yīng)加入5g質(zhì)量的除磷凈化材料，將錐形瓶放置25℃恒溫震蕩水浴鍋中，使除磷材料與模擬廢水在常溫條件下充分接觸。在各個(gè)設(shè)定的時(shí)間條件下采樣，用鉬藍(lán)法測定溶液中磷濃度的變化情況。
與廢水接觸20分鐘后磷濃度開始減少，第一天后磷濃度降至153mg/L，經(jīng)過7天吸附后，磷濃度最終降至48.2mg/L。廢水除磷材料對磷的吸附量為9.036 mg/g，相應(yīng)的去除率達(dá)到90.36%。
