一种锆铝改性除磷填料及其制备方法、再生方法和应用技术

本发明专利技术提供一种锆铝改性除磷填料及其制备方法、再生方法和应用，锆铝改性除磷填料的制备方法包括：向水中依次加入八水氧化锆和六水氯化铝，制成锆铝金属混合改性剂，再向所述锆铝金属混合改性剂中投加气块砖，在室温下搅拌，充分混合均匀，形成混合溶液；将所述混合溶液静置后得到沉淀；将所述沉淀洗涤后烘干，即得锆铝改性除磷填料。本发明专利技术的锆铝改性除磷填料制备周期短、能耗低，所制得的锆铝改性填料的磷去除率和去除速率明显提升，与未改性气块砖原材料相比，磷的最大吸附量能够提升2.5倍，为含磷废水的处理控制提供了材料，可广泛应用于生物滤池、人工湿地、生物滞留池等生态水处理设施。理设施。理设施。

【技术实现步骤摘要】
一种锆铝改性除磷填料及其制备方法、再生方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体地，涉及一种锆铝改性除磷填料及其制备方法、再生方法和应用。

技术介绍

[0002]随着城镇化水平提高，居民生活污水排放量增加，水体磷污染问题日益严重。常见的化学沉淀法和结晶法产生大量污泥，造成污水处理成本增加，不利于大范围推广。吸附法条件稳定、去除效率高、设备相对简单、成本较低，与生物滤池、人工湿地、生物滞留池等组合，更适用于中小型、分散化的水处理设施。
[0003]吸附填料的除磷性能是吸附法除磷的关键。目前，传统的沸石、气块砖等吸附填料存在选择性差、吸附速率慢、吸附容量小、再生能力和稳定性欠佳等问题。
[0004]经检索，中国专利申请公开号为CN103739058A，申请日为2014年01月06日的专利申请文件公开的一种污水强化除磷填料及其制备方法，该方法以粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉和水为原料，通过蒸压加气方式制备的多孔除磷填料，对磷的最大吸附容量仅为4.90～5.59mg/g，用于水处理工程，存在磷去除效率低、水力停留时间长、处理设施占地面积大等不足。因此，迫切需要对除磷填料进行优化，提高其除磷效果。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种锆铝改性除磷填料及其制备方法、再生方法和应用。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种锆铝改性除磷填料的制备方法，包括：
[0007]向水中依次加入八水氧化锆和六水氯化铝，制成锆铝金属混合改性剂，再向所述锆铝金属混合改性剂中投加气块砖，在室温下搅拌，充分混合均匀，形成混合溶液；
[0008]将所述混合溶液静置后得到沉淀；
[0009]将所述沉淀洗涤后烘干，即得锆铝改性除磷填料。
[0010]进一步地，按重量份数计算，所述填料包括：气块砖2.0～10.0份、锆铝金属混合改性剂2.5～4.0份和水50.0～250.0份。
[0011]进一步地，按重量份数计，所述锆铝金属混合改性剂包括八水氧氯化锆0.7～1.1份和六水氯化铝1.8～2.9份。
[0012]进一步地，按重量份数计，所述锆铝金属混合改性剂包括八水氧化锆0.9份和六水氧化铝2.4份。
[0013]进一步地，所述在室温下搅拌充分混合均匀，其中：搅拌速度为150～180r/min，搅拌时间为1～12h。
[0014]进一步地，将所述沉淀洗涤后烘干，包括：将所述沉淀洗涤3～5次，直至上清液检测不出氯离子。
[0015]进一步地，将所述沉淀洗涤后烘干，其中：烘干温度保持在60℃～90℃，烘干时间
为12～24h。
[0016]根据本专利技术的第二方面，提供一种锆铝改性除磷填料，采用上述的锆铝改性除磷填料的制备方法制备得到。
[0017]根据本专利技术的第三方面，提供一种上述的锆铝改性除磷填料的再生方法，包括：将吸附饱和后的锆铝改性除磷填料加入到碱性溶液中，搅拌脱附，然后收集脱附后的吸附剂，经水洗、干燥，即可得到再生的填料。
[0018]根据本专利技术的第四方面，提供一种上述的锆铝改性除磷填料的应用，所述锆铝改性除磷填料作为水处理吸附柱装置的吸附填料，以快速高效去除水中的磷。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下至少之一的有益效果：
[0020]1、本专利技术的锆铝改性除磷填料的制备方法简单快捷，能耗低，周期短，易于量产；
[0021]2、本专利技术通过锆铝改性，填料的磷去除率和去除速率明显提升，与未改性气块砖原材料相比，磷的最大吸附量能够提升2.5倍，能够有效提高气块砖的磷去除效率，且再生能力好；
[0022]3、本专利技术的锆铝改性除磷填料的化学性质稳定，pH适用范围宽(3～9)；
[0023]4、本专利技术的锆铝改性除磷填料在高效除磷的同时，还可截留部分有机污染物，降低色度；
[0024]5、本专利技术具有处理设施体积小、占地省的优点。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术实施例1的产物BET图；
[0027]图2为本专利技术实施例1的产物与气块砖的磷吸附速率曲线对比图；
[0028]图3为本专利技术实施例1的产物在不同pH值条件下磷去除率图；
[0029]图4为本专利技术实施例中的上流式动态吸附柱装置结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0031]研究表明气块砖上负载铝可以有效提升其除磷效果，但铝的等电点为4～8，因此，铝改性气块砖在pH超过8的条件下除磷效果不佳，且铝基容易在强酸污染物中析出，造成二次污染；锆与铝相比具有更好的稳定性、选择性和适应性，故适用范围更广，但价格相对较高。因此，考虑采用锆和铝双金属改性气块砖，以研制去除效果佳、价格低廉、选择性好、易再生的水处理新材料。
[0032]为此，本专利技术实施例提供一种锆铝改性除磷填料的制备方法，该方法包括：
[0033]S1、将八水氧化锆和六水氯化铝按一定配比依次加入水中，制成锆铝金属混合改性剂，再向锆铝金属混合改性剂中投加气块砖，在室温下搅拌，充分混合均匀；
[0034]本领域技术人员可以根据现有技术获得气块砖的具体制备方法及参数性能，由于锆铝金属混合改性剂与气块砖的比例、气块砖与水的比例均会影响锆、铝与气块砖的接触面积，过高或过低的固液比均会导致改性过程不充分，金属离子难以均匀分布在气块砖表面。在一些优选的实施方式中，按重量份数计算，填料包括：气块砖2.0～10.0份、锆铝金属混合改性剂2.5～4.0份、水50.0～250.0份。更为优选地，气块砖为5份，锆铝金属混合改性剂为3.3份，水为100份。
[0035]八水氧氯化锆和六水氯化铝的混合液中锆铝盐的浓度和相对含量对于锆铝改性除磷填料去除水中磷有重要的影响。锆盐和铝盐会抢占气块砖表面的结合位点，当锆盐比例增加时吸附速率明显提高但吸附容量下降，铝盐占比增加时吸附速率变慢但吸附容量增加，这与气块砖结合锆离子、铝离子的能力密切相关，因此选择合适的锆盐、铝盐比例非常重要。在一些优选的实施方式中，按重量份数计，锆铝金属混合改性剂包括八水氧氯化锆0.7～1.1份和六水氯化铝1.8～2.9份。更为优选地，锆铝金属混合改性剂包括八水氧化锆0.9份和六水氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锆铝改性除磷填料的制备方法，其特征在于，包括：向水中依次加入八水氧化锆和六水氯化铝，制成锆铝金属混合改性剂，再向所述锆铝金属混合改性剂中投加气块砖，在室温下搅拌，充分混合均匀，形成混合溶液；将所述混合溶液静置后得到沉淀；将所述沉淀洗涤后烘干，即得锆铝改性除磷填料。2.根据权利要求1所述的锆铝改性除磷填料的制备方法，其特征在于，按重量份数计算，所述填料包括：气块砖2.0～10.0份、锆铝金属混合改性剂2.5～4.0份和水50.0～250.0份。3.根据权利要求1所述的锆铝改性除磷填料的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述锆铝金属混合改性剂包括八水氧氯化锆0.7～1.1份和六水氯化铝1.8～2.9份。4.根据权利要求1所述的锆铝改性除磷填料的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述锆铝金属混合改性剂包括八水氧化锆0.9份和六水氧化铝2.4份。5.根据权利要求1所述的锆铝改性除磷填料的制备方法，其特征在于，所述在室温下搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭东，刘书畅，吴仁铭，秦弋丰，陈明晟，邱江平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：