一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种磷矿粉‑磷酸盐复合含磷钝化剂及其制备方法和应用，将磷矿粉置于三角瓶中加入中性柠檬酸铵溶液，并将三角瓶进行水浴加热溶解磷矿粉，过滤得到滤液，在滤液中加入过磷酸钙，进行振荡，低温烘干后将固体研磨成粉末，即为磷矿粉‑磷酸盐复合含磷钝化剂。制备该复合含磷钝化剂的磷矿粉与过磷酸钙的最佳质量配比为3：0.2，将磷矿粉‑磷酸盐复合含磷钝化剂与处理污泥按质量比8：20‑30均匀混合钝化即可达到处理污泥中重金属的效果。与现有处理污泥中重金属的钝化剂相比，本发明专利技术制备简单、操作方便、成本较低的特点，能在最大程度上降低污泥中Cu、Zn、Pb的生物有效性和生态毒性，为污泥资源化利用提供一条新途径。

A compound phosphorus passivator of phosphate rock powder and phosphate and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及污泥中重金属钝化处理
，具体涉及一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着污水处理能力的提高，污泥的处理和处置变得越来越迫切。尤其是污泥中的重金属已成为制约污泥利用的关键因素，如果污泥中的重金属没有及时处理，它会在自然环境中通过一系列物理变化或生物化学变化得到转化或迁移，对环境具有十分明显的负面作用，因此处理好污泥中重金属污染问题是刻不容缓的。磷矿粉现如今已被广泛应用重金属污染土壤的钝化修复中，磷矿粉对制革污泥中的Pb、Cu、Zn均具有较好的固定效果，但过量的磷矿粉单独使用进行钝化修复时，会导致pH降低进而使Zn的生态毒性和生物有效性增加，另外，由于PO43-的多级解离会使生成的金属磷酸盐沉淀发生复溶。这反而达不到好的钝化效果。过磷酸钙属水溶性速效磷肥，是用硫酸分解磷矿直接制得的磷肥，由于过磷酸钙的品位低，单位有效成分的销售费用高，随着高浓度磷肥产量的增长，因此它单独使用在磷肥使用中的比例不断下降。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服磷矿粉和过磷酸钙在单独钝化过程中存在的问题，提供一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂，为实现本专利技术目的所采用的技术方案为：一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂，以中性柠檬酸铵溶液为溶剂，以磷矿粉为溶质，混合得到溶液后再过滤得到滤液，在滤液中加入可溶性磷酸盐，振荡均匀后烘干研磨成粉末，即为磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂。一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂的制备方法，包括如下步骤：1)在20-25℃下，分别将磷矿粉和过磷酸钙研磨后过80目筛，取筛下物；2)将磷矿粉置于三角瓶中，加入浓度为200g/L已经预热至65℃的中性柠檬酸铵溶液，用橡皮塞塞紧，摇混后放入水浴中，保持瓶内温度65℃，并每隔5分钟摇动一次，经一小时后移出瓶子得到混合溶液；3)采用直径50mm孔径0.45μm水系微孔滤膜，将混合溶液用针式头过滤器抽气过滤，得到澄清滤液；4)在滤液中加入可溶性磷酸盐，混合均匀，在60℃下进行振荡，40℃低温烘干后将固体研磨成粉末，得一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂。优选的，上述的制备方法，所述的可溶性磷酸盐是过磷酸钙。优选的，上述的制备方法，步骤2)中，按固液比，磷矿粉：柠檬酸铵溶液为10g:1L。优选的，上述的制备方法，步骤4)中所述的一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂，按质量比，磷矿粉：可溶性磷酸盐＝3:0.05-0.4。一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂在钝化污泥中重金属的应用。优选的，上述的应用，向脱水后污泥中加入磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂，混合搅拌均匀进行钝化。优选的，上述的应用，所述的脱水后污泥的含水率为7-9％。优选的，上述的应用，按质量比，磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂：污泥＝8:20-30。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂制作原料获取渠道方便易取得，价格实惠，因而成本低廉。(2)本专利技术的磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂制作过程操作简单，条件易于掌握，且产品可直接用于污泥钝化无需经过再处理等步骤，进而降低了制备成本，简化了操作步骤。(3)本专利技术的磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂能够有效降低污泥中Cu、Zn、Pb的生物有效性和生态毒性，使复合磷酸盐对污泥的钝化效果最大化。(4)本专利技术的磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂，为污泥中重金属的处理提供了一条新的处理途径，经本专利技术的磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂钝化后的污泥可实现资源化利用。附图说明图1是实施例中不同磷矿粉-过磷酸钙比例对不同形态铜占总量比例的影响效果。图2是实施例中不同磷矿粉-过磷酸钙比例对不同形态锌占总量比例的影响效果。图3是实施例中不同磷矿粉-过磷酸钙比例对不同形态铅占总量比例的影响效果。图4是Y1与Y2对不同形态铜占总量比例的影响效果。图5是Y1与Y2对不同形态锌占总量比例的影响效果。图6是Y1与Y2对不同形态铅占总量比例的影响效果。具体实施方式实施例1一种磷矿粉-过磷酸钙复合含磷钝化剂制备方法包括如下步骤：1、预处理：磷矿粉在20-25℃下，研磨后过80目筛，取筛下物。过磷酸钙在20-25℃下，研磨后过80目筛，取筛下物。2、制备磷矿粉-过磷酸钙复合含磷钝化剂：将称取已处理的磷矿粉3g置于三角瓶中，加300mL200g/L已经预热至65℃的中性柠檬酸铵溶液用橡皮塞塞紧，摇混后放入水浴中，保持瓶内温度65℃，并每隔5分钟摇动一次，经一小时后移出瓶子得到混合溶液。采用直径50mm孔径0.45μm水系微孔滤膜，将混合溶液用针式头过滤器抽气过滤，得到澄清滤液。在滤液中加入0.2g过磷酸钙，混合均匀，在60℃下进行振荡，40℃低温烘干后将固体研磨成粉末即得磷矿粉-过磷酸钙复合含磷钝化剂。实施例2磷矿粉-过磷酸钙复合含磷钝化剂在钝化污泥中重金属的应用将污泥经带式压滤机脱水，使其含水率为7％-9％，研磨过80目筛，称取处理后的污泥10g，取制备的3.2g磷矿粉-过磷酸钙复合含磷钝化剂加入污泥中并用磁力搅拌器搅拌10-20min，搅拌速度为50-60r/min，搅拌均匀后置于聚四氟乙烯瓶中，在环境温度20-25℃条件下钝化7天。采用改进的BCR法对样品的可交换态、可还原态、可氧化态、残渣态进行分析，其中污泥中重金属M的含量w，单位为毫克每千克(mg/kg)，按下式计算：式中：C——在校准曲线上查得M的含量的数值，单位为mg/L；C0——在校准曲线上查得空白试液中M的含量的数值，单位为mg/L；V——试液定容的体积的数值，单位为mL；m——称取试样的质量的数值，单位为g；f——样品含水率的数值，以小数表示。从图1、图2和图3中可以看出，在磷矿粉中加入过磷酸钙，能够显著提高污泥中金属的残渣态含量。实施例3磷矿粉与过磷酸钙质量配比对重金属钝化的影响磷矿粉-过磷酸钙复合含磷钝化剂的制备条件：将称取已处理的磷矿粉3g置于三角瓶中，加300mL200g/L已经预热至65℃的中性柠檬酸铵溶液用橡皮塞塞紧，摇混后放入水浴中，保持瓶内温度65℃，并每隔5分钟摇动一次，经一小时后移出瓶子得到混合溶液。采用直径50mm孔径0.45μm水系微孔滤膜，将混合溶液用针式头过滤器抽气过滤，得到澄清滤液。在滤液中分别加入预处理后的0.05g、0.1g、0.2g、0.4g过磷酸钙混合均匀，在60℃下进行振荡，40℃低温烘干后将固体研磨成粉末，制得磷矿粉与过磷酸钙质量比分别为3:0、3:0.05、3:0.1、3:0.2、3:0.4的磷矿粉-过磷酸钙复合含磷钝化剂。各取3.2g5组磷矿粉-过磷酸钙复合含磷钝化剂分别与10g含水率为7-9％的污泥混合均匀后置于聚四氟乙烯瓶中钝化7天，采用改进的BCR法对样品进行分析，并计算的铜、锌、铅的可交换态、可还原态、可氧化态、残渣态数据作图。结果如图1所示，在磷矿粉-过磷酸钙质量比3：0.2条件下，污泥中Cu的有效态含量减少最多，为18.4％，残渣态含量增加最多，为19.2％。结果如图2所示，在磷矿粉-过磷酸钙质量比3：0.2条件下，污泥中Zn的有效态含量减少最多，为10.6％，残渣态含量增加最多，为11.3％。结果如图3所示，在磷矿粉-过磷酸钙质量比3：0.2条件下，污泥中Pb的有效态含量减少最多，为6.8％，残本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷矿粉‑磷酸盐复合含磷钝化剂，其特征在于，以中性柠檬酸铵溶液为溶剂，以磷矿粉为溶质，混合得到溶液后再过滤得到滤液，在滤液中加入可溶性磷酸盐，振荡均匀后烘干研磨成粉末，即为磷矿粉‑磷酸盐复合含磷钝化剂。

【技术特征摘要】
1.一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂，其特征在于，以中性柠檬酸铵溶液为溶剂，以磷矿粉为溶质，混合得到溶液后再过滤得到滤液，在滤液中加入可溶性磷酸盐，振荡均匀后烘干研磨成粉末，即为磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂。2.权利要求1所述的一种磷矿粉-磷酸盐复合含磷钝化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在20-25℃下，分别将磷矿粉和可溶性磷酸盐研磨后过80目筛，取筛下物；2)将磷矿粉置于三角瓶中，加入浓度为200g/L已经预热至65℃的中性柠檬酸铵溶液，用橡皮塞塞紧，摇混后放入水浴中，保持瓶内温度65℃，并每隔5分钟摇动一次，经一小时后移出瓶子得到混合溶液；3)采用直径50mm孔径0.45μm水系微孔滤膜，将混合溶液用针式头过滤器抽气过滤，得到澄清滤液；4)在滤液中加入可溶性磷酸盐，混合均匀，在60℃下进行振荡，40℃低温烘干后将固体研...

【专利技术属性】
技术研发人员：包红旭，刘敏，李良玉，吕志忠，宋泽斌，徐晓红，刘斌，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21