一种污水脱氮除磷稀土吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种污水脱氮除磷稀土吸附剂的制备方法，将粒度为６０－１００目的粉状沸石、硅藻土或氧化铝，在蒸馏水中浸泡１５～３０分钟，过滤后在１００～４３０℃温度下烘干１～２小时，按照１∶４０～６０的固液重量比加入配制好的稀土氢氧化物溶液中，常温下搅拌４５～６０分钟，静置浸渍１５～２０小时，将溶液过滤，得到滤饼和滤液，滤饼经温度３００～６００℃，时间０．５～２小时焙烧后经筛分，得到孔径０．３ｎｍ～０．５ｎｍ的吸附剂。该吸附剂能同时除去污水中的氮和磷，对氮的吸附容量达到１５－２０ｍｇ／ｇ，对磷的吸附容量达到２２－２５ｍｇ／ｇ，吸附饱和后的吸附剂经碱液再生后，吸附容量仅降低６％～７％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于废水净化处理

技术介绍
长期研究表明，生活污水中的氮、磷是导致地表水体特别是湖泊富营养化的主要原因。国家要求生活污水在排入地表水体前必须经过处理，但经污水处理厂处理后排入地表水体的生活污水执行的是GB8978-1996《污水综合排放标准》，而地表水执行的是GB3838-2002《地面水环境质量标准》，两个标准之间的氮磷浓度相差几十倍，因此，尽管生活污水经过了处理，但由于最终处理浓度的差异，使得污水处理厂排出的生活污水依然是地表水体富营养化的主要污染源。同时，鉴于现有污水处理厂二级处理工艺技术水平的局限，要大幅提高氮、磷去除率十分困难，因此，对于以地表水体为最终受纳水体的污水处理厂，应采取高效深度脱氮除磷工艺，加强对营养物氮、磷的去除，将污水处理到出水符合所纳地表水体的水质要求。公知的废水脱氮除磷的方法主要有中和沉淀法、生物法和吸附法。中和法需要加入大量的石灰和混凝剂，产生大量难于处理的污泥，容易造成二次污染，并且难以彻底消除含磷废水对环境的污染。生物法除磷工艺流程复杂，运行稳定性较差，运行操作严格，受废水的温度、酸碱度等影响大，对废水中有机物浓度(BOD)依赖性很强。吸附法克服了这些缺点，又能同时去除氮和磷，是目前最有前途的废水脱氮除磷方法之一。公知的传统的脱氮除磷吸附剂主要有活性氧化铝、活性炭、沸石等。宁平对活性炭、活性氧化铝进行了无机含磷污染物吸附容量的对比研究，发现活性氧化铝对水中磷酸盐的吸附容量为10mg/g，而活性炭仅为2mg/g。袁俊生研究了用沸石去除工业污水中氨氮的方法。结果表明，经盐活化后的沸石在酸性条件下对氨氮的吸附容量最大为12.96mg/g。张兰泉用无机铝盐、镁盐对沸石进行改性制备成沸石复合吸附剂，除磷吸附容量为15mg/g。这些吸附剂都存在着只能单独去除氨氮或磷，不能同时去除水中的氨氮和磷，另外，吸附剂的吸附容量也较低。基于这些原因，寻找一种吸附剂进行脱氮除磷以替代活性氧化铝、活性炭等传统吸附剂，对控制地表水体的富营养化有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对废水中的氮、磷，提供，将原料沸石、硅藻土、氧化铝中的一种，经活化、浸渍、焙烧处理后得到孔径0.3nm～0.5nm的吸附剂，该吸附剂能同时除去污水中的氮和磷，对氨的吸附容量达到15-20mg/g，对磷的吸附容量达到22-25mg/g。本专利技术通过以下技术方案来实现(1)稀土氢氧化物溶液的制备将硝酸镧、硝酸铈、氯化镧、氯化铈中的一种溶解在水中，配成重量百分浓度为0.25～0.5wt％的稀土离子溶液，在配制完成的溶液中用碱液调节pH值，使溶液pH值为8～11，生成稀土氢氧化物溶液；(2)原料的活化原料为粒度60-100目的粉状沸石、硅藻土、氧化铝中的一种，将原料在蒸馏水中浸泡15～30分钟，过滤后在100℃～130℃温度下烘干1～2小时，至含水量小于5％；(3)吸附剂的浸渍经过活化后的原料按照1∶40～60的固液重量比加入配制好的稀土氢氧化物溶液中，常温下搅拌45～60分钟，静置浸渍15～20小时，将溶液过滤，得到滤饼和滤液，滤液返回稀土氢氧化物溶液中再使用；(4)吸附剂的焙烧将滤饼置于冶金炉中进行焙烧，温度为300℃～600℃，时间为0.5～2小时，焙烧后经筛分，得到孔径0.3nm～0.5nm的吸附剂。本专利技术的技术原理稀土氧化物在有水的情况下，表面金属离子首先倾向于配位水分子，水分子的离解性化学吸着导致表面羟基化。这种表面羟基化使得水溶液中的稀土氧化物可带正电，也可带负电，所带电荷的性质决定于所在溶液的pH值。羟基化的氧化物表面因质子化或非质子化呈正电或负电状态，以静电引力吸附阴、阳离子，生成络合物。同时伴随有离子置换。在粒子带正、负电荷之间有一pH值，在该pH值之下，粒子不带电荷，这一状态称为等电点状态，这一pH值称为氧化物的等电点。稀土氧化物的等电点一般为9～10，在酸性环境中带正电，与磷酸根离子发生电性吸附，生成磷酸稀土络合物，同时羟基被置换，使溶液pH值升高。原料在吸附剂制备的烘干、焙烧过程中，孔径增大，吸附剂在去除氨氮时，结构中的阳离子与氨氮发生离子交换以去除氮。本专利技术具有以下优点1、吸附剂中的载体及活性物质同时得到利用，既可以去除阳离子，又可以去阴离子。2、吸附饱和后的吸附剂通过碱液浸泡可以解吸，使吸附剂回收循环使用。3、废水的pH值在4～6时吸附剂脱氮除磷效果最佳，这与磷肥工业废水呈酸性相符，废水经吸附剂处理后pH值在8～9之间，达到排放要求。这使进口废水与出口废水的pH值均不需加酸或加碱调节。4、吸附剂对氮、磷的吸附容量高，对氮的吸附容量最大可以达到20mg/g，对磷的吸附容量最大可以达到25mg/g。5、吸附饱和后的吸附剂经碱液再生后，吸附容量仅降低6％～7％。具体实施例方式实例一将硝酸镧溶解在水中，配成重量百分浓度为0.3wt％的稀土离子溶液，在该溶液中用碱液调节pH值，使溶液pH值为9，此时溶液中有氢氧化镧生成；原料为粒度60-100目的粉状沸石，在蒸馏水中浸泡20分钟，过滤后在100℃～130℃温度下烘干1-2小时，至含水量小于5％；经过活化后的原料按照1∶50的固液重量比加入配制好的氢氧化镧溶液中，常温下搅拌45分钟，静置浸渍17小时，将溶液过滤，得到滤饼和滤液；将滤饼置于马弗炉中进行焙烧，温度为550℃，时间为1小时，焙烧后经筛分，得到孔径0.3nm～0.5nm的吸附剂。用于处理总磷浓度为40mg/L的溶液，对磷的吸附容量达到22～25mg/g。吸附饱和后的吸附剂经碱液浸泡后磷大部份脱附，再用于吸附处理水中磷吸附容量仅下降6-7％。实例二将硝酸铈溶解在水中，配成重量百分浓度为0.4wt％的稀土离子溶液，在该溶液中用碱液调节pH值，使溶液pH值为10，此时溶液中有氢氧化铈生成；原料为粒度60-100目的粉状硅藻土，在蒸馏水中浸泡30分钟，过滤后在100℃～130℃温度下烘干1-2小时，至含水量小于5％；经过活化后的原料按照1∶60的固液重量比加入配制好的氢氧化铈溶液中，常温下搅拌45分钟，静置浸渍20小时，将溶液过滤，得到滤饼和滤液；将滤饼置于马弗炉中进行焙烧，温度为500℃，时间为1小时，焙烧后经筛分，得到孔径0.3nm～0.5nm的吸附剂。用于处理总氮浓度为20mg/L的溶液，吸附容量为可以达到15～18mg/g。权利要求1.，其特征在于方法按以下步骤完成，(1)将硝酸镧、硝酸铈、氯化镧、氯化铈中的一种溶解在水中，配成重量百分浓度为0.25～0.5wt％的稀土离子溶液，在该溶液中用碱液调节pH为8～11，生成稀土氢氧化物溶液；(2)原料的活化是将粒度为60-100目的粉状沸石、硅藻土、氧化铝中的一种，在蒸馏水中浸泡15～30分钟，过滤后在100℃～130℃温度下烘干1～2小时，至含水量小于5％；(3)经过活化后的原料按照1∶40～60的固液重量比加入配制好的稀土氢氧化物溶液中，常温下搅拌45～60分钟，静置浸渍15～20小时，将溶液过滤，得到滤饼和滤液，滤液返回稀土氢氧化物溶液中再使用；(4)将滤饼置于冶金炉中进行焙烧，温度为300～600℃，时间为0.5～2小时，焙烧后经筛分，得到孔径0.3nm～0.5nm的吸附剂。2.根据权利要求1所述的污水脱氮除磷稀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污水脱氮除磷稀土吸附剂的制备方法，其特征在于：方法按以下步骤完成，（１）将硝酸镧、硝酸铈、氯化镧、氯化铈中的一种溶解在水中，配成重量百分浓度为０．２５～０．５ｗｔ％的稀土离子溶液，在该溶液中用碱液调节ｐＨ为８～１１，生成稀土氢氧 化物溶液；（２）原料的活化是将粒度为６０－１００目的粉状沸石、硅藻土、氧化铝中的一种，在蒸馏水中浸泡１５～３０分钟，过滤后在１００℃～１３０℃温度下烘干１～２小时，至含水量小于５％；（３）经过活化后的原料按照１∶４０～６０的 固液重量比加入配制好的稀土氢氧化物溶液中，常温下搅拌４５～６０分钟，静置浸渍１５～２０小时，将溶液过滤，得到滤饼和滤液，滤液返回稀土氢氧化物溶液中再使用；（４）将滤饼置于冶金炉中进行焙烧，温度为３００～６００℃，时间为０．５～２小时 ，焙烧后经筛分，得到孔径０．３ｎｍ～０．５ｎｍ的吸附剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁平，邓春玲，王学谦，陈玉保，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]