一种利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法，包括以下步骤：S1、取钢铁酸洗废水，用废铁片、硫酸亚铁或硫酸调节废水中的酸与铁离子的比例；S2、制备改性膨润土：将膨润土和步骤S1制得的调节后酸洗废水混合均匀，经磁力搅拌、烘干、过筛，制得改性膨润土；S3、对含磷废水的处理：向含无机磷废水中添加步骤S2制得的改性膨润土，控制pH值后充分搅拌，完全沉淀后，实现对含磷废水的处理。本发明专利技术利用聚合硫酸铁和酸改性膨润土结合，可进一步提高对磷酸盐的吸附性，达到以废治废的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法
本专利技术属于含磷废水处理
，具体涉及一种利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法。
技术介绍
随着我国人口急剧增长和工农业的快速发展，水体的富营养化现象给工业、生活用水、水产业和农业以及旅游业带来了极大的危害。研究表明，1g磷可以导致水中蓝藻生长100g，而这种蓝藻会产生致癌物质，并且使得水体散发刺鼻的气味。磷是通过若干不同的途径进入水域的，每人每年排出0.5kg磷。含磷洗涤剂和其他日用磷酸盐的使用增加了磷的排放量。农田也有数量不等的磷排入水体。农田排水中有的可能是灌溉的退水，有的来自牲畜的饲料场、养鸡养鸭场、树叶以及大气降尘，这些都是磷的排放源。冯华军等对浙江省典型地区的生活污水水质进行调查，表明生活污水中含磷酸盐2.1-9.1mg·L-1；许春莲等对分散型生活污水水质进行研究，表明生活污水中含磷酸盐6-10mg·L-1。因此，处理生活污水时，可取10mg·L-1作为试验中含磷废水的浓度。膨润土在我国储量大，价格便宜。膨润土矿主要组分蒙脱石具有独特的晶体结构，拥有良好的阳离子交换性能和高比表面积等特性。蒙脱石的分子式(Al,Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O，是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，中间为铝氧八面体，上下为硅氧四面体所组成的三层片状结构的黏土矿物。酸改性膨润土的过程中，酸首先作用的是层间的阳离子，其次作用于八面体中的阳离子，酸溶出了蒙脱石中的这些离子，使蒙脱石变成了有许多孔洞的骨架；另外酸化过程洗掉了蒙脱石通道中的杂质，如有机物，使通道得到疏松；同时酸与硅酸盐发生物化反应，蒙脱石层间的K+、Mg2+、Na+等金属阳离子转化为溶解性盐类物质进入水中，增大了层间距，从而增大了膨润土的吸附性能。王峰等人的研究表明，酸改性后膨润土对于10mg·L-1含磷废水的去除率由18.14％提高到45.59％。因此，用酸改性后的膨润土处理含磷废水有一定的效果，并且还能吸附去除水中的色度、恶臭物质、细菌与病毒。同时，膨润土具有无毒无害、不带来二次污染、吸附材料价廉易得的特点，是一种良好的绿色水处理材料。钢铁元件毛坯在表面电镀、喷涂前一般都要经过酸洗，以清除表面的氧化物，因而产生酸洗废水。中国钢铁酸洗行业年产生酸性废水、废酸约3亿t，测算年排放COD20万t，铁泥850万t，Fe元素流失100万t。清洗钢铁元件一般用硫酸，浓度为250g·L-1，加热到70℃清洗，废液中一般含有硫酸100-150g·L-1，硫酸亚铁200-250g·L-1，还有氧化铁皮和油污等[8]。酸洗废水处理不当会造成极大的危害，会腐蚀下水管道和钢筋混凝土等水工构筑物，造成水草、藻类、鱼类死亡等。废水中含有大量的Fe2+，Fe2+在水体中会形成胶体Fe(OH)2、Fe(OH)3，但在下水道或河水力条件下，它并不能生成絮凝体沉淀，而是与河道水中有机硫、腐植酸生成FeS胶体或腐植酸铁，水体出现黄灰色、黑色胶体污染带。钢铁酸洗废水中的废酸不论是排放还是采用石灰中和，不仅造成资源浪费，使产品成本增加，而且还导致严重的环境污染，制约企业的生存和发展。聚合硫酸铁是一种新型无机高分子絮凝剂，具有水解速度快、絮凝体密度大、pH适用范围广、对设备腐蚀性小、生产成本低等特点。聚合硫酸铁中和悬浮颗粒电荷的能力很强，比表面积大、吸附能力强，能很好地去除水中的悬浮物、微生物、有机物、硫化物、重金属离子等杂质，且脱色、除臭、破乳及污泥脱水等功能较强，广泛应用于工业水、城市污水和饮用水的处理中。以空气或氧气为氧化剂，在催化剂的作用下，在酸性的环境中Fe(Ⅱ)被氧化成Fe(Ⅲ)。O2是一种强氧化剂，其在酸性环境中氧化还原标准电极电位为1.229V大于EFe3+/Fe2+＝+0.771V，从热力学上看可以将Fe2+氧化为Fe3+。氧化后的三价铁离子会发生水解，生成高价羟基铁络离子，同时羟基相互交联，形成聚合硫酸铁。聚合硫酸铁在水中存在着多种形态的铁络合离子，如[Fe(OH)2]+、[Fe(OH)]2+、[Fe2(OH)2]4+等。它们以-OH架桥形成多核络合离子，这些多核络合离子能与水以任意比例互溶，发挥电性中和、吸附架桥作用，使胶体微粒集聚，压缩胶粒的双电层，降低其Zeta电位，使胶体颗粒脱稳，相互碰撞而黏结进而形成絮状沉淀。酸性钢废水中含硫酸亚铁，Fe(Ⅱ)被氧化成Fe(Ⅲ)后形成的聚合硫酸铁可能通过络合沉淀，用于处理含磷废水，起到以废治废的效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法，具体技术方案如下：S1、调节钢铁酸洗废水：分析钢铁酸洗废水中酸度、Fe3+和Fe2+离子浓度，再加入废铁片、硫酸亚铁或硫酸调节，搅拌溶解，制得调节后酸洗废水；S2、制备改性膨润土：将膨润土和步骤S1制得的调节后酸洗废水混合均匀，经磁力搅拌、烘干、过筛，制得改性膨润土；S3、对含磷废水的处理：向含无机磷废水中添加步骤S2制得的改性膨润土，控制pH值后充分搅拌，完全沉淀后，实现对含磷废水的处理。进一步地，步骤S1中调节酸洗废水如下：分析钢铁酸洗废水中H+、Fe3+和Fe2+离子浓度浓度，用硫酸亚铁，铁粉和硫酸调节组份，使得废水中H+为1.5mol·L-1，Fe2+为5.8mmol·L-1。进一步地，步骤S2中制备改性膨润土如下：将5-30g膨润土和步骤S1制得的50mL调节后酸洗废水混合均匀，经磁力搅拌改性15-90min后在105℃下烘干，接着过120目筛，制得改性膨润土。更进一步地，步骤S2中制备改性膨润土如下：将15g膨润土和步骤S1制得调节后酸洗废水混合均匀，经磁力搅拌改性30min后在105℃下烘干，接着过120目筛，制得改性膨润土。进一步地，步骤S3中对含磷废水的处理如下：向250mL含5-20mg·L-1无机磷废水中添加S2制得的0.18-0.25g改性膨润土，控制pH值为5-9后充分搅拌，完全沉淀吸附15-40min后，实现对含磷废水的处理。更进一步地，步骤S3中对含磷废水的处理如下：向250mL含5mg·L-1无机磷废水中添加S2制得的0.25g改性膨润土，控制pH值为7后充分搅拌，完全沉淀吸附15min后，实现对含磷废水的处理。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术利用钢铁酸洗废水中含有的硫酸对膨润土进行酸改性，提高膨润土对磷的吸附性能，同时Fe2+在不断搅拌中，被O2氧化成Fe3+，Fe3+与OH-生成聚合硫酸铁，聚合硫酸铁和酸改性膨润土结合，可进一步提高对磷酸盐的吸附性，达到以废治废的效果。(2)本专利技术钢铁酸洗废水改性膨润土最佳的改性条件：时间为30min，固液比为300g·L-1；改性膨润土吸附含磷废水的最佳条件：pH值为7，时间为15min，改性土用量为0.25g，磷的初始浓度为5mg·L-1；在最佳条件下，含磷废水去除率达97％；本专利技术利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理，既避免了废水中硫酸亚铁和硫酸的浪费，同时又提高了膨润土的吸附性能。【附图说明】图1不同改性方案对含磷废水的去除率图；图2改性时间对含磷废水去除率的影响图；图3改性用土量对含磷废水去除率的影响图；图4不同用土量对含磷废水去除率的影响图；图5不同用土量对含磷废水的去除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、调节钢铁酸洗废水：分析钢铁酸洗废水中酸度、Fe3+和Fe2+离子浓度，再加入废铁片、硫酸亚铁或硫酸调节，搅拌溶解，制得调节后酸洗废水；S2、制备改性膨润土：将膨润土和步骤S1制得的调节后酸洗废水混合均匀，经磁力搅拌、烘干、过筛，制得改性膨润土；S3、对含磷废水的处理：向含无机磷废水中添加步骤S2制得的改性膨润土，控制pH值后充分搅拌，完全沉淀后，实现对含磷废水的处理。

【技术特征摘要】
1.一种利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、调节钢铁酸洗废水：分析钢铁酸洗废水中酸度、Fe3+和Fe2+离子浓度，再加入废铁片、硫酸亚铁或硫酸调节，搅拌溶解，制得调节后酸洗废水；S2、制备改性膨润土：将膨润土和步骤S1制得的调节后酸洗废水混合均匀，经磁力搅拌、烘干、过筛，制得改性膨润土；S3、对含磷废水的处理：向含无机磷废水中添加步骤S2制得的改性膨润土，控制pH值后充分搅拌，完全沉淀后，实现对含磷废水的处理。2.根据权利要求1所述的利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法，其特征在于，步骤S1中调节酸洗废水如下：分析钢铁酸洗废水中H+、Fe3+和Fe2+离子浓度浓度，用硫酸亚铁，铁粉和硫酸调节组份，使得废水中H+为1.5mol·L-1，Fe2+为5.8mmol·L-1。3.根据权利要求1所述的利用钢铁酸洗废水改性膨润土对含磷废水的处理方法，其特征在于，步骤S2中制备改性膨润土如下：将5-30g膨润土和步骤S1制得的50mL调节后酸洗废...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭光，兰旺荣，
申请(专利权)人：闽南师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35