一种多孔除磷陶粒及其制备方法技术

一种多孔除磷陶粒及其制备方法，其原料按重量份包括凹凸棒土55～85份、农作物秸秆10～30份、碳酸镧10～20份。原料经过配料、制坯料、烧结和冷却等步骤制备得到一种多孔除磷陶粒。本发明专利技术陶粒制备工艺简单，吸附速率快，筒压强度符合国家标准中高强轻集料筒压要求，在广泛的pH＝1～12范围内磷吸附容量高，最大磷去除率能达到98.6％。由于该陶粒具有耐强酸碱性质，吸附磷后经氢氧化钠溶液洗脱后不仅可以实现吸附磷的回收，而且可再次获得多孔除磷陶粒，便于回收循环再利用，从而能有效节约资源，可广泛应用于实际工程领域，达到以废治废的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护处理
，具体涉及。
技术介绍
随着经济社会的发展，水体富营养化程度逐渐严重，使得水体丧失自净和交换等功能，对饮用水安全和生态系统构成严重威胁。而防治措施主要是控制水体中磷含量，进而达到控制水体富营养化的目的。在控制水体中磷含量方面人们做了大量的研宄工作。如袁东海等(农业生态环境，2004，20 (4):1-5)利用几种粘土矿物和粘土对溶液中磷进行吸附，发现凹凸棒土的磷饱和吸附量为2106mg/Kg，比高岭土、蒙脱土、黄褐土等吸附效果好。张俊等(中国非金属矿工业导刊，2010，6:41-43)利用改性凹凸棒土去除废水中磷酸根，发现利用盐、碱改性后其对磷的去除率明显提高，而在500°C煅烧改性去除率能高达92.7%。以上研宄是利用粘土矿物的粉体处理含磷水体，因粉体存在不便运输、回收再利用困难以及污泥产生量大等缺陷，使其不能广泛应用于水处理工程领域。董庆洁等(硅酸盐通报，2006，25 (2):19-22)以凹凸棒土和氯化镁为原料，高温煅烧得到粒状的无机复合物，对水体中磷具有很好的吸附效果且材料方便回收，但原料中需加入氢氧化钠溶液调节PH，既不利于工业生产控制又容易导致二次污染，复合物中所含的氧化镁易与酸发生反应，不适合处理pH值较宽范围的含磷废水，尤其是酸性含磷废水。在专利文献方面，公开号为CN 101264955A的专利公开一种膨润土除磷净水剂的制备方法，即将干燥粉碎过200目筛的钙剂膨润土或钠基膨润土投入到镧盐溶液，在室温60°C水浴中2?12小时，洗涤，配制成5?10wt%的液浆；将无机高分子絮凝剂加到上述液浆中搅拌；过滤；将过滤饼70?90°C干燥粉碎至40?200目，即得到膨润土除磷净水剂。虽然实施例中去除率最高能达到98%，但制备过程复杂，所用的无机高分子絮凝剂为含铝铁类物质对水体本身并不安全，且洗涤过程中可能会导致更大量的水污染。而公开号为CN 101698528 A的专利公开一种水体控磷技术及锁磷剂，该专利技术锁磷效果好且价格低廉，但所用材料会向水中缓慢释放铝离子，对水体中含铝指标会产生重要影响(国家饮用水水质标准铝含量要低于0.2mg/L)，长期饮用含过量铝的水易导致老年痴呆症，并且锁磷剂反应形成的磷酸铝沉淀沉积在水底，对生态系统和人类安全存在潜在威胁。而碳酸镧在医学上是治疗高磷血症的高效口服药剂，临床研宄表明碳酸镧可与食物中的磷酸盐结合形成不溶性的磷酸镧复合物以抑制磷酸盐的吸收，从而有效降低体内血清磷酸盐的水平，同时碳酸镧在广泛的PH范围内尤其是酸性条件下对磷酸根都有非常强的结合能力。Damment S J P 等(Nephrol Dial Transplant, 2003, 18(4):683)研宄发现，碳酸镧在pH为3?5时磷结合能力最佳，能达到97%以上，但目前该物质主要作为药物用于疾病治疗，而用于处理含磷废水却鲜有报道。因此，针对现有材料除磷存在的问题，将耐强酸碱性的粘土矿物凹凸棒土作载体材料，添加具有高安全性能和高磷结合能力的碳酸镧进一步增强凹凸棒土的磷吸附能力，同时在原料中添加固体废弃物农作物秸杆，通过低温烧结凹凸棒土基复合材料形成多孔结构，既利用了凹凸棒土煅烧后具有的高磷吸附活性又能有效增大复合材料的比表面积，从而有利于强化复合材料对磷的吸附能力和吸附速率，实现对凹凸棒土的综合开发以及固体秸杆废弃物的资源化利用，制备的陶粒可以有效的去除和回收水体中磷，从而达到以废治废、绿色节能的目的。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术要提供一种能有效处理广泛pH(l?12)范围内的含磷水体，通过碱洗脱实现循环再吸附磷以及有望广泛应用于实际工程领域的多孔除磷陶粒的制备方法。为实现上述技术问题，本专利技术提供一种多孔除磷陶粒的制备方法，包括下列步骤:(I)配料:按重量份分别称量凹凸棒土 55?85份、农作物稻杆10?30份、碳酸镧10?20份，先将农作物秸杆粉碎，再将原料混合；(2)制坯料:按水与上述混合料的质量比1:0.3?0.6混合均匀制成陶粒坯料；(3)烧结:将陶粒坯料干燥、烧结，先在100?200°C下干燥25?45min，然后升温，在600?700°C下烧结30?60min，得到烧结产物；(4)冷却:将上述烧结物冷却即得产品。优选的，所述配料按以下重量份配比:凹凸棒土 80份，农作物秸杆25份，碳酸镧15份。优选的，所述农作物秸杆为玉米、水稻或油菜秸杆中的任一种。优选的，步骤(2)中所述水与上述混合料的质量比为1:0.45。优选的，步骤(3)中所述干燥温度为120°C，干燥时间为30min。优选的，步骤(3)中所述烧结温度为600°C，烧结时间为30min。优选的，步骤(3)中所述升温速率为2?4°C /min。优选的，步骤(4)中所述冷却为自然冷却。优选的，所述多孔除磷陶粒用于处理含磷水体pH为I?12。与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果为:(I)通过添加高安全性能和高磷结合能力的碳酸镧对凹凸棒土进行改性，进一步增强材料的磷吸附能力。同时添加固体废弃物农作物秸杆改性，经控制烧结最佳温度和时间，低温烧结凹凸棒土基复合材料形成多孔结构，有效增大了复合材料的比表面积，进一步提高了传质速率，缩短了吸附时间，在0.5?4小时内能达到吸附平衡，有效提升了陶粒的除磷能力；(2)制备的多孔除磷陶粒适用于广泛pH(l?12)范围内水体中磷的去除，磷吸附去除率可高达90%以上，可广泛应用于实际工程领域；(3)制备的陶粒筒压强度高，不易破碎，能够稳定存在于强酸碱环境中，吸附磷后经过氢氧化钠溶液洗脱不仅可以实现吸附磷的回收再利用，而且洗脱后的陶粒可再生循环，反复多次使用，除磷效率没有发生显著下降，从而达到节能降耗、节约资源的有益效果；(4) 一定程度上解决了农作物秸杆废弃物和凹凸棒土的合理开发等问题，实现了固体废弃物资源化利用，也为防治水体富营养化提供了新的有效途径。【附图说明】图1为本专利技术实施例1得到的多孔除磷陶粒SEM照片。图2为本专利技术实施例2得到的多孔除磷陶粒SEM照片。图3为本专利技术实施例3得到的多孔除磷陶粒SEM照片。图4为本专利技术实施例1?3得到的多孔除磷陶粒的磷吸附效果图。图5为本专利技术实施例1得到的多孔除磷陶粒处理pH = I?12水体的磷吸附效果图。图6为本专利技术实施例2得到的多孔除磷陶粒的磷吸附循环效果图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。实施例1多孔除磷陶粒的制备方法，具体包括下列步骤:⑴配料:按重量份分别称量凹凸棒土 70份、玉米秸杆20份、碳酸镧10份，先将玉米秸杆用粉碎机进行粉碎，再将原料进行混合，其中以凹凸棒土作为主体材料，其本身具有一定的吸附能力，能够实现对凹凸棒土的合理开发，造粒成球后烧结，吸附磷后便于回收；(2)制坯料:按水与上述混合料的质量比1:0.45制成陶粒坯料；(3)烧结:将陶粒坯料干燥、烧结，优选在100°C下保温25min，再升温至700°C，升温速率2?4°C /min为宜，在此温度下烧结30min得到烧结物；(4)冷却:将上述烧结物冷却即得多孔除磷陶粒，其中冷却为自然冷却为佳。所制备的多孔除磷陶粒的SEM照片如图1所示，陶粒内部具有分布广泛的疏松多孔结构，这些凹凸不平的孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔除磷陶粒的制备方法，其特征在于包括下列步骤：(1)配料：按重量份分别称量凹凸棒土55～85份、农作物秸秆10～30份、碳酸镧10～20份，先将农作物秸秆粉碎，再将原料混合；(2)制坯料：按水与上述混合料的质量比1：0.3～0.6混合均匀制成陶粒坯料；(3)烧结：将陶粒坯料干燥、烧结，先在100～200℃下干燥25～45min，然后升温，在600～700℃下烧结30～60min，得到烧结产物；(4)冷却：将上述烧结物冷却即得产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢发之，李海斌，圣丹丹，胡婷婷，汪雪春，谢志勇，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34