一种脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂及其制备方法，属于污水处理吸附剂技术领域。该吸附剂以蒙脱石为原始改性基质，镧和1,4‑丁基‑双(十二烷基二甲基溴化铵)为无机和有机改性剂，改性方法步骤为：(1)蒙脱石由镧离子和1,4‑丁基‑双(十二烷基二甲基溴化铵)依次改性；(2)离心清洗并烘干产物，研磨过100目筛后得到镧/双子季铵盐联合改性蒙脱石吸附剂。该吸附剂对硝酸根和正磷酸根的吸附量分别可达70.7mg/g和49.4mg/g。该吸附剂具有较大的层间距，对硝酸根和正磷酸根具有同步吸附、吸附速率较快和吸附容量较大等优点，适用于生活污水、富营养化水体的治理，特别适用于城镇污水处理厂二级处理出水后的深度处理。

A combined modified montmorillonite adsorbent for denitrification and phosphorus removal and its preparation method

The invention provides a combined modified montmorillonite adsorbent for denitrification and phosphorus removal and a preparation method thereof, belonging to the technical field of wastewater treatment adsorbent. The adsorbent uses montmorillonite as the original modified matrix and lanthanum and 1,4-butyl-bis (dodecyl dimethyl ammonium bromide) as inorganic and organic modifiers. The modification steps are: (1) montmorillonite is modified by lanthanum ions and 1,4-butyl-bis (dodecyl dimethyl ammonium bromide) in turn; (2) the products are cleaned and dried by centrifugation, and then the Lanthanum/Geminium quaternary ammonium salt is obtained after grinding and sieving for 100 meshes. Stone adsorbent. The amount of nitrate and orthophosphate adsorbed by the adsorbent can reach 70.7 mg/g and 49.4 mg/g, respectively. The adsorbent has the advantages of large layer spacing, simultaneous adsorption of nitrate and orthophosphate, faster adsorption rate and larger adsorption capacity. It is suitable for the treatment of domestic sewage and eutrophic water, especially for the advanced treatment of secondary effluent from municipal sewage treatment plants.

【技术实现步骤摘要】
一种脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及污水处理吸附剂
，特别是指一种脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂及其制备方法。
技术介绍
随着城市化进程的加快和工业的不断发展，城市生活污水和工业废水的排放量也在迅速增长，大量未经处理或未达标处理的废水排入天然水体中，对地表水环境和地下水环境造成直接与潜在的危害，其中水体富营养化现象最为严重，氮磷含量的超标是造成水体富营养化的主要原因。目前，脱氮除磷的方法包括物理法、化学法和生物法，其中化学法通常需要投加化学药剂，成本较高，而且容易造成二次污染等问题；生物法以活性污泥为主，如A2/O法、SBR法等，工艺流程较为复杂，以及微生物的生存环境与条件变化较大，脱氮除磷效果不稳定，出水水质波动性较大，同时具有投资建设成本大，净化时间周期较长等缺点。吸附法是一种高效处理污染物的物理方法，具有吸附效率高、速度快、吸附容量大等特点，已被广泛应用于治理水体环境污染。蒙脱石是一种含水硅铝酸盐的层状天然粘土矿物，具有丰富的比表面积、较强的吸附能力和较多的可交换阳离子等特点，由于其独特的空间结构、优良的吸附性能与低廉的成本，在环保领域有着很大的应用价值，蒙脱石应用于废水治理已受到广泛重视。目前，常用于蒙脱石改性的方法有酸改性、高温改性、无机阳离子改性、传统季铵盐和双子季铵盐改性等方法。1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)表面活性剂是由一个联接基与两个传统季铵盐的亲水头部连接在一起而形成的一种新型表面活性剂，其具有较低的Krafff点、低临界胶束浓度、低温水溶性、润湿性和较高的吸附性能等优点，同时该分子带有两个正电头部，不仅可对天然蒙脱石层间的无机阳离子进行有效离子交换，而且对废水中低水合能阴离子污染物有较强的亲和力。稀土元素镧是锁磷剂的主要成分之一，对正磷酸根有较强的亲和力，能有效与污水中的正磷酸根结合，进而达到除磷目的。为进一步改善蒙脱石的吸附性能，扩大蒙脱石在污水治理中的应用，联合镧和1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)对蒙脱石进行改性，赋予其脱硝除磷的能力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂及其制备方法，为生活污水、富营养化水体和城镇污水处理厂深度处理无机氮磷提供一种新的技术手段。该吸附剂以蒙脱石为原始改性基质，采用La和1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)联合改性得到，所得到吸附剂的层间距为2.60nm；在硝酸根和正磷酸根共存的条件下，该吸附剂对硝酸根和正磷酸根的同步吸附量分别为70.7mg/g和49.4mg/g，并分别在60min和240min内达到吸附饱和。该吸附剂的制备方法，包括步骤如下：(1)将一定量LaCl3·7H20溶解于去离子水中，快速搅拌溶解10～20min，得到溶液A1；(2)将一定量蒙脱石分散在溶液A1中制成悬浮液，充分搅拌分散4～5h，得到初步改性蒙脱石分散液A2；(3)将初步改性蒙脱石分散液A2经无油真空泵抽滤，过滤后所得的固体样品加入到去离子水中，搅拌分散20～30min，并用0.5mol/L的NaOH调节pH至11.5后，在恒温振荡器中混合改性20～24h，得到次级改性蒙脱石分散液A3；(4)将次级改性蒙脱石分散液A3经多次离心清洗后，所得的固体样品置于去离子水中，快速搅拌分散10～20min，得到次级改性蒙脱石分散液A4；(5)将一定量1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)溶解于去离子水中，快速搅拌溶解20～30min，得到溶液A5；(6)将次级改性蒙脱石分散液A4与溶液A5混合后，在恒温振荡器中连续振荡改性15～20h，得到最终改性蒙脱石分散液A6；(7)将最终改性蒙脱石分散液A6经多次离心清洗后得到湿改性蒙脱石，将湿改性蒙脱石放入设置为70～80℃的真空干燥箱内真空干燥12～15h，得到改性蒙脱石样品；(8)将步骤(7)得到的改性蒙脱石样品研磨过筛，得到粒径不大于0.15mm的样品即为镧/双子季铵盐联合改性蒙脱石吸附剂。其中，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中搅拌的条件均为15～25℃、200r/min，步骤(3)和步骤(6)中振荡条件均为15～25℃、200r/min。所述步骤(4)和步骤(7)中离心清洗条件为15～25℃、3000～4000r/min，每次离心时间为3～5min，离心清洗次数为3～5次，清洗所用水为去离子水。步骤(1)中添加的LaCl3·7H20与步骤(2)中蒙脱石的质量比为1.48:1～1.6:1，步骤(5)中添加的1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)与步骤(2)中蒙脱石质量比为0.58:1～0.7:1。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：1、本专利技术提出的一种脱硝除磷的镧/双子季铵盐联合改性蒙脱石吸附剂，采用蒙脱石作为原始改性基质，联合La和1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)进行改性，得到镧/双子季铵盐联合改性蒙脱石吸附剂，该吸附剂层间距为2.60nm，对硝酸根和正磷酸根的同步吸附量分别可达70.7mg/g和49.4mg/g。2、本专利技术提出的一种脱硝除磷的镧/双子季铵盐联合改性蒙脱石吸附剂，原材料蒙脱石来源广泛易得，价格低廉，具有优越的水化膨胀能力和高阳离子交换容量，为La与1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)提供丰富的负载位点和层间域，保障了两种改性剂较高的负载量，同时该吸附剂制备方法相对简单可行。3、本专利技术提出的一种脱硝除磷的镧/双子季铵盐联合改性蒙脱石吸附剂物理化学性质稳定，对生活污水和富营养化水体治理有较大的潜能，尤其对城镇污水处理厂二级处理出水后进一步深度处理效果最佳。附图说明图1为本专利技术实施例中所制备的脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂在无机氮磷混合液中对硝酸根和正磷酸根的吸附等温曲线，其中，(a)(b)分别是实施例产物对硝酸根和正磷酸根的吸附等温曲线；图2为本专利技术实施例中制备的镧/双子季铵盐联合改性蒙脱石吸附剂在无机氮磷混合液中对硝酸根和正磷酸根的伪二级动力学模型。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂及其制备方法。该吸附剂以蒙脱石为原始改性基质，采用La和1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)联合改性得到，所得到吸附剂的层间距为2.60nm；在硝酸根和正磷酸根共存的条件下，该吸附剂对硝酸根和正磷酸根的同步吸附量分别为70.7mg/g和49.4mg/g，并分别在60min和240min内达到吸附饱和。该吸附剂的制备方法包括步骤如下：(1)将一定量LaCl3·7H20溶解于去离子水中，快速搅拌溶解10～20min，得到溶液A1；(2)将一定量蒙脱石分散在溶液A1中制成悬浮液，充分搅拌分散4～5h，得到初步改性蒙脱石分散液A2；(3)将初步改性蒙脱石分散液A2经无油真空泵抽滤，过滤后所得的固体样品加入到去离子水中，搅拌分散20～30min，并用0.5mol/L的NaOH调节pH至11.5后，在恒温振荡器中混合改性20～24h，得到次级改性蒙脱石分散液A3；(4)将次级改性蒙脱石分散液A3经多次离心清洗后，所得的固体样品置于去离子水中，快速搅拌分散10～20min，得到次级改性蒙脱石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂，其特征在于：以蒙脱石为原始改性基质，采用La和1,4‑丁基‑双(十二烷基二甲基溴化铵)联合改性得到，所得到吸附剂的层间距为2.60nm；在硝酸根和正磷酸根共存的条件下，该吸附剂对硝酸根和正磷酸根的同步吸附量分别为70.7mg/g和49.4mg/g，并分别在60min和240min内达到吸附饱和。

【技术特征摘要】
1.一种脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂，其特征在于：以蒙脱石为原始改性基质，采用La和1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)联合改性得到，所得到吸附剂的层间距为2.60nm；在硝酸根和正磷酸根共存的条件下，该吸附剂对硝酸根和正磷酸根的同步吸附量分别为70.7mg/g和49.4mg/g，并分别在60min和240min内达到吸附饱和。2.根据权利要求1所述的脱硝除磷的联合改性蒙脱石吸附剂的制备方法，其特征在于：包括步骤如下：(1)将一定量LaCl3·7H20溶解于去离子水中，快速搅拌溶解10～20min，得到溶液A1；(2)将一定量蒙脱石分散在溶液A1中制成悬浮液，充分搅拌分散4～5h，得到初步改性蒙脱石分散液A2；(3)将初步改性蒙脱石分散液A2经无油真空泵抽滤，过滤后所得的固体样品加入到去离子水中，搅拌分散20～30min，并用0.5mol/L的NaOH调节pH至11.5后，在恒温振荡器中混合改性20～24h，得到次级改性蒙脱石分散液A3；(4)将次级改性蒙脱石分散液A3经多次离心清洗后，所得的固体样品置于去离子水中，快速搅拌分散10～20min，得到次级改性蒙脱石分散液A4；(5)将一定量1,4-丁基-双(十二烷基二甲基溴化铵)溶解于去离子水中，快速搅拌溶解20～30min，得到溶液A5；(6)将次级改性蒙脱石分散液A4与溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗武辉，黄祈栋，张晓梅，任嗣利，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36