除磷吸附剂、其制备方法及在污水除磷中的应用技术

本发明专利技术涉及一种除磷吸附剂、其制备方法及在污水除磷中的应用，属于环境污染治理技术领域。本发明专利技术公开了一种除磷吸附剂的制备方法包括以下步骤：将颗粒凹凸棒石置入氯化钙溶液中，混匀、浸泡；过滤，获得沉淀物；将沉淀物煅烧，获得钙改性颗粒凹凸棒石除磷吸附剂。改性后，颗粒凹凸棒石表面的钙离子含量提高到30～60mg/g，有利于降低吸附剂使用后对生物毒害的潜在风险；表面电荷升高，拓宽了其应用的pH范围。以模拟含磷废水为处理对象，当初始磷浓度为2mg/L时，本发明专利技术制备的除磷吸附剂可使出水磷浓度降低至0.2～0.5mg/L，去除率达75％～90％，主要通过化学沉淀吸附和配体交换去除，去除过程友好，无二次污染。无二次污染。无二次污染。

【技术实现步骤摘要】
除磷吸附剂、其制备方法及在污水除磷中的应用


[0001]本专利技术涉及一种除磷吸附剂、其制备方法及在污水除磷中的应用，属于环境污染治理


技术介绍

[0002]磷是导致水体富营养化的营养元素之一。由于吸附法具有经济性、有效性和环境友好性等特点，采用该方法去除废水中磷的研究越来越引起人们的重视。凹凸棒石是一种水合镁铝硅酸盐矿物，具有2:1的层状结构：由两个连续的四面体层和一个不连续的八面体层组成，具有较高的比表面积、优异的化学和机械稳定性、适度的阳离子交换容量等特点，是去除废水中磷的理想吸附剂。已有研究表明，凹凸棒石的除磷作用主要是由于含有钙、铝等金属阳离子，这些金属阳离子与废水中的磷酸根发生沉淀反应，使磷得以去除。然而，天然凹凸棒石除磷效果不甚理想，特别是对总磷浓度低于5mg/L废水的处理效果极为有限。

技术实现思路

[0003]本专利技术采用环境安全性较高且成本较低的钙离子作为天然改性剂，不仅可提高颗粒凹凸棒石中钙离子的含量，进而提高除磷效果，饱和吸附后的颗粒凹凸棒石还可进一步用作缓释肥料，促进植物生长。截至目前，采用钙离子对颗粒凹凸棒石进行改性的研究报道鲜见。
[0004]本专利技术的第一个目的是提供一种除磷吸附剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0005](1)将颗粒凹凸棒石置入氯化钙溶液中，混匀、浸泡；
[0006](2)过滤，获得沉淀物；
[0007](3)将上述沉淀物煅烧，获得钙改性颗粒凹凸棒石除磷吸附剂。
[0008]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中，氯化钙溶液的浓度为0.1～0.5mol/L，颗粒凹凸棒石的用量为20～150g/L。
[0009]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的浸泡时间为12～48h。
[0010]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中浸泡在25℃～35℃条件下进行。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中的过滤为机械压滤。
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)中的煅烧温度为650℃～850℃，煅烧时间为1～4h。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)之前还包括颗粒凹凸棒石的预处理步骤：将颗粒凹凸棒石用去离子水清洗去除表面杂质，然后干燥处理；随后采用预处理得到的颗粒凹凸棒石进行所述步骤(1)的处理。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，所述干燥处理的条件为：在50～80℃下干燥12～24h。
[0015]本专利技术的第二个目的是提供应用前述的方法制备得到的除磷吸附剂，吸附剂表面
钙的含量达30～60mg/g。
[0016]本专利技术的第三个目的是提供前述的除磷吸附剂在污水除磷中的应用，当进水中总磷浓度为2mg/L时，可将出水总磷浓度降低至0.2～0.5mg/L。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018](1)本专利技术提供了一种除磷吸附剂制备的方法，吸附剂表面钙的含量达30～60mg/g，负载效果良好，制备成本较低。表面电荷相较未改性时显著提升，有利于提高磷酸根阴离子的吸附去除效果；其应用的pH范围由未改性的8.6升高至10以上，拓宽了吸附剂的应用范围；制备过程中，钙离子置换了颗粒凹凸棒石中部分原有的Al
3+
，使得Al
3+
含量下降了50％左右，降低了吸附剂使用后带来的生态风险。
[0019](2)利用本专利技术制备的除磷吸附剂用于污水除磷过程，当进水总磷浓度为2mg/L时，总磷的去除率为75％～90％，出水总磷浓度低于0.5mg/L，该指标符合我国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918 2002)的一级A标准，出水水质优良。
[0020](3)利用本专利技术制备的除磷吸附剂，使用周期长，为6～12个月。
[0021](4)利用本专利技术制备的除磷吸附剂的使用过程简单。在现有环境污染治理系统后添加一个装有除磷吸附剂的吸附柱，即可实现除磷过程，不需对现有设备结构进行改造，使用方便。
[0022](5)利用本专利技术制备的除磷吸附剂环境友好。钙是颗粒凹凸棒石的组成元素之一，其改性可认为是不添加任何新元素的环境友好改性方法，吸附磷酸根后的除磷吸附剂富含Ca
‑
P沉淀，可用做土壤肥料，为植物提供生长所需的磷，过程友好，没有二次污染。
[0023](6)与稀土离子改性的凹凸棒石除磷吸附剂相比，钙是自然界普遍存在的金属元素，不存在稀土离子“低促高抑”带来的环境污染风险，因此，钙改性颗粒凹凸棒石的环境安全性高，没有恶化自然受纳水体生态安全的风险，且改性成本低。
[0024](7)与传统凹凸棒土吸附剂相比，钙改性颗粒凹凸棒石除磷吸附剂的粒度大，沉降性能好，不会带来系统出水悬浮物含量高的问题，且便于回收和循环再用。
附图说明
[0025]图1为本专利技术钙改性前后颗粒凹凸棒石的傅立叶红外光谱分析的谱图。其中，改性前的颗粒凹凸棒石对应的谱图标记为GAT，钙改性后颗粒凹凸棒石对应的谱图标记为Ca
‑
GAT。
[0026]图2为本专利技术钙改性颗粒凹凸棒石处理初始总磷为2mg/L废水前后的x射线光电子能谱的谱图。其中，(a)和(b)为废水处理前的颗粒凹凸棒石对应的谱图；(c)和(d)为废水处理后的颗粒凹凸棒石对应的谱图。
[0027]图3为处理初始总磷浓度为2mg/L的废水前后钙改性颗粒凹凸棒石的x射线衍射谱图。其中，废水前的钙改性颗粒凹凸棒石对应的谱图标记为Ca
‑
GAT，废水后的钙改性颗粒凹凸棒石对应的谱图标记为Ca
‑
GAT after adsorption。
[0028]图4为处理初始总磷浓度为2mg/L的废水前后钙改性颗粒凹凸棒石的傅立叶红外光谱。其中，废水前的钙改性颗粒凹凸棒石对应的谱图标记为Ca
‑
GAT，废水后的钙改性颗粒凹凸棒石对应的谱图标记为Ca
‑
GAT after adsorption。
具体实施方式
[0029]以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。
[0030]下述实施例中涉及的检测方法如下：
[0031]磷浓度的测定：通过钼酸铵分光光度法(GB
‑
11893
‑
89)测定溶液中的总磷浓度。
[0032]钙离子的测定：采用PerkinElmer 8000电感耦合等离子体发射光谱仪测定改性前后吸附剂的钙离子含量。
[0033]表面电荷的测定：采用NanoBrook Omni Zeta电位分析仪测定吸附剂的表面电荷。
[0034]铝离子的测定：采用PerkinElmer 8000电感耦合等离子体发射光谱仪测定改性前后吸附剂的铝离子含量。
[0035]实施例1：除磷吸附剂的制备
[0036]颗粒凹凸棒石的预处理步骤：将颗粒凹凸棒石用去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种除磷吸附剂的制备方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步骤：(1)将颗粒凹凸棒石置入氯化钙溶液中，混匀、浸泡；(2)过滤，获得沉淀物；(3)将沉淀物煅烧，获得钙改性颗粒凹凸棒石除磷吸附剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，氯化钙溶液的浓度为0.1～0.5mol/L，颗粒凹凸棒石的用量为20～150g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的浸泡时间为12～48h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中浸泡在25℃～35℃条件下进行。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的过滤为机械压滤。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的煅烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀芬，齐希光，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：