一种氢氧化镁/硅藻土复合材料及其用于回收废水中氮磷的方法技术

本发明专利技术提供了一种氢氧化镁/硅藻土复合材料并由以下制备方法得到：将硅藻土投入氨水中充分搅拌浸渍，添加十六烷基苯磺酸钠继续搅拌，匀速滴加氯化镁溶液，反应釜内反应，离心过滤，冲洗烘干等步骤制得。用于回收废水中氮磷的方法包括将氢氧化镁/硅藻土复合材料投入废水搅拌静置等步骤。本发明专利技术具有可资源循环利用、便于回收等优势，显著提高了硅藻土的比表面积和孔道结构，氨氮、磷酸盐回收效率高于90%。90%。90%。

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧化镁/硅藻土复合材料及其用于回收废水中氮磷的方法


[0001]本专利技术涉及废水处置与资源循环利用领域。
[0002]具体地说，是涉及一种氢氧化镁/硅藻土复合材料及其用于回收废水中氮磷的方法。

技术介绍

[0003]氮、磷超标废水过量排放会造成水体富营养化、地下水污染，废水中氮、磷的深度处理是亟须解决的难题。与此同时，磷是一种储量有限的不可再生资源，氮磷元素在人类的生命和生产活动中发挥着举足轻重的作用。因此，如何在深度处置氮磷废水的同时有效回收氮磷资源成为了废水处置的一种新思路。
[0004]目前国内外报道脱氮除磷的方法主要有化学法、物理法、生物法和吸附法。物理法和化学法可以有效地从废水中去除氮和磷，加碱曝气吹脱法、折点加氯法、选择性离子交换法可去除水体中的氨氮，化学沉淀法可去除水中的磷酸盐，但存在过程复杂且成本较高、沉泥容易产生二次污染、再生方法不完善等缺点。生物脱氮除磷技术是目前应用最广泛、效果最稳定的废水脱氮除磷技术，但处置高浓度氮磷废水存在技术瓶颈。吸附技术以其高效快速、操作简单、无二次污染、吸附剂可再生利用等优点，越来越受到环境工作者的重视，但吸附剂的吸附容量偏低、吸附剂再生技术及置换成本偏高限制了吸附法的发展。
[0005]磷酸铵镁，英文缩写MAP，俗称鸟粪石，化学式为MgNH4PO4·
6H2O。当溶液体系中同时存在NH
4+
、PO
43
‑
、Mg
2+
，pH适宜条件下便会生成磷酸铵镁晶体。基于这一特性，磷酸铵镁结晶法得到了广泛的关注，并成功应用于多种废水中的处置中。这种方法不仅能以沉淀的形式去除废水中的氨氮、磷酸盐，产物磷酸铵镁又是一种优良的缓释肥。然而，磷酸铵镁晶体细小、难以回收的特点制约了其工业化的发展，因此磷酸铵镁晶体异相成核、定向生长、晶粒尺度控制非常关键。另一方面，磷酸铵镁结晶过程中需要合适的外加镁源，目前常用的有MgCl2、MgSO4、MgO、Mg(OH)2等，其中Mg(OH)2成本最低且自带碱性，但其在水中的溶解度较低，纳米结构Mg(OH)2虽具备良好的反应活性，然而粒度细小极易流失。
[0006]硅藻土是一种具有天然多孔结构的环境友好型无机矿物材料，它的主要化学成份为非晶态SiO2，表面硅羟基丰富，是一种理想的载体材料，但硅藻原土比表面积较小，已有研究表明天然硅藻土对氮或磷的吸附能力十分有限，而通过酸改性、盐改性、有机改性等常规方法处理过的矿物材料，虽然孔道结构、比表面积有可观改善，吸附容量也有一定提高，但对中高浓度氮、磷废水的处理效果并不理想，且不能同时有效回收废水中的氮磷。
[0007]因而，需要一种解决上述技术问题的手段。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种可资源循环利用、便于回收的氢氧化镁/硅藻土复合材料。
[0009]本专利技术的目的是通过以下技术措施来达到的：
[0010]一种氢氧化镁/硅藻土复合材料，其特征在于，所述的氢氧化镁/硅藻土复合材料由以下制备方法得到：
[0011]A1、将硅藻土投入氨水中充分搅拌浸渍，制得硅藻土悬浊液；
[0012]A2、将十六烷基苯磺酸钠添加到所述的硅藻土悬浊液，继续搅拌均匀，得混合悬浊液；
[0013]A3、将氯化镁溶液缓慢匀速滴加到步骤A2中所述的混合悬浊液中，得混合液；
[0014]A4、将步骤A3中所述的混合液移入反应釜内反应，得反应产物；
[0015]A5、将步骤A4中所述的反应产物取出后离心过滤，去离子水冲洗后烘干，制得氢氧化镁/硅藻土复合材料。
[0016]一种具体优化方案，步骤A1中所述的氨水浓度为22
‑
28％，硅藻土与氨水质量体积比为0.09
‑
0.12g/mL。
[0017]一种具体优化方案，步骤A2中所述的十六烷基苯磺酸钠与氨水质量体积比为0.007
‑
0.01g/mL。
[0018]一种具体优化方案，步骤A3中所述的氯化镁溶液中氯化镁浓度为0.12
‑
0.15g/mL，氯化镁溶液与悬浊液体积比为1.5
‑
2:1。
[0019]一种具体优化方案，步骤A4中反应釜内反应条件为120
‑
150℃反应0.8
‑
1.2h。
[0020]一种具体优化方案，步骤A5中的烘干温度为55
‑
60℃。
[0021]一种氢氧化镁/硅藻土复合材料用于回收废水中氮磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0022]B1、准备待处理的氮磷超标废水；
[0023]B2、将权利要求1
‑
6任一权利要求所述的氢氧化镁/硅藻土复合材料投入步骤B1经预处理的废水中，常温下搅动反应；
[0024]B3、将步骤B2所述的废水静置沉降，沉泥经过滤烘干后，得可回收产物。
[0025]一种具体优化方案，步骤B1将待处理的氮磷超标废水pH值预先调至6.5
‑
9.0，所述氮磷超标废水中氨氮浓度范围分别为50
‑
2000mg/L，所述氮磷超标废水中磷酸盐浓度范围50
‑
5000mg/L，所述氮磷超标废水中NH
4+
与PO
43
‑
的摩尔质量比为0.5
‑
1.5:1。
[0026]一种具体优化方案，步骤B2中复合材料投加量为0.6
‑
30g/L，常温下搅动反应时间为20
‑
40min。
[0027]一种具体优化方案，步骤B3中静置时间为15
‑
30min，烘干温度为55
‑
65℃。
[0028]由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0029]1.本专利技术通过温和的反应条件，在硅藻土表面原位沉积纳米结构氢氧化镁，制备了氢氧化镁/硅藻土复合材料，显著提高了硅藻土的比表面积和孔道结构。
[0030]2.本专利技术提供的复合材料同时结合了物理吸附法和鸟粪石结晶法，具有较高的氨氮、磷酸盐吸附容量，在较广泛的pH条件下具有良好的氮磷吸附效果，适宜条件下对废水中氨氮、磷酸盐的单位吸附量分别达73.41mg/g和144.73mg/g。
[0031]3.本专利技术适用于氨氮、磷酸盐同时或一种超标的工农业废水以及河道、湖泊富营养化水体处置，达到良好的前期预处理效果，为后期的生化深度处理降低难度、成本，具有节约能耗、绿色环保的优势。
[0032]4.氮磷回收效果好，本专利技术制备的复合材料，以表面沉积的氢氧化镁为沉淀剂，以鸟粪石结晶的形式固化废水中的氨氮、磷酸盐。柱状鸟粪石晶体依附于硅藻土盘状平台形核发育形成500
‑
1000μm的大颗粒团聚，有效解决磷酸铵镁颗粒细小、极易流失的特点，氨氮、磷酸盐回收效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢氧化镁/硅藻土复合材料，其特征在于，所述的氢氧化镁/硅藻土复合材料由以下制备方法得到：A1、将硅藻土投入氨水中充分搅拌浸渍，制得硅藻土悬浊液；A2、将十六烷基苯磺酸钠添加到所述的硅藻土悬浊液，继续搅拌均匀，得混合悬浊液；A3、将氯化镁溶液缓慢匀速滴加到步骤A2中所述的混合悬浊液中，得混合液；A4、将步骤A3中所述的混合液移入反应釜内反应，得反应产物；A5、将步骤A4中所述的反应产物取出后离心过滤，去离子水冲洗后烘干，制得氢氧化镁/硅藻土复合材料。2.根据权利要求1所述的一种氢氧化镁/硅藻土复合材料，其特征在于：步骤A1中所述的氨水浓度为22
‑
28％，硅藻土与氨水质量体积比为0.09
‑
0.12g/mL。3.根据权利要求1所述的一种氢氧化镁/硅藻土复合材料，其特征在于：步骤A2中所述的十六烷基苯磺酸钠与氨水质量体积比为0.007
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0.01g/mL。4.根据权利要求1所述的一种氢氧化镁/硅藻土复合材料，其特征在于：步骤A3中所述的氯化镁溶液中氯化镁浓度为0.12
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0.15g/mL，氯化镁溶液与悬浊液体积比为1.5
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2:1。5.根据权利要求1所述的一种氢氧化镁/硅藻土复合材料，其特征在于：步骤A4中反应釜内反应条件为120
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150℃反应0.8
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1.2h。6.根据权利要求1所述的一种氢氧化镁/硅藻土复合材料，其特征在于：步骤A5中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丰，冷旭宁，朱作鑫，王明慧，牟菲，张登骥，杜玉成，王学凯，
申请(专利权)人：山东黄海科技创新研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：