一种回收磷化合物的方法技术

一种回收磷化合物的方法，首先分析含磷样品，再通过向富磷提取液中添加镁源和氮源，同时控制溶液的ｐＨ值，使得提取液中的磷化合物以鸟粪石沉淀的形式回收利用。本发明专利技术提出一种回收磷化合物的方法，具有操作简单、方便快捷，实验结果可信等优点，回收的磷产品具有极高的农业利用价值，该方法可用于城市污水厂污泥灰、富磷污水和禽畜粪便中磷的提取和回收，具有较强的普适性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保
，具体涉及，磷化合物的回收 是采用鸟粪石结晶沉淀法进行的，该方法尤其是适用于城市污水厂污泥灰，富磷污水和禽 畜粪便中磷化合物的回收。
技术介绍
磷是人类和动植物等各种生命活动所必需的营养元素，它在细胞的生命活动中起 着关键作用，是一种不可替代的自然资源。磷矿资源是含磷肥料生产的命脉，在磷肥生产中 占有极其重要的地位。中国是一个农业大国，磷资源对我国经济发展的重要性更是不言而 喻。但是磷是不可再生资源，按照目前磷的开采技术和速度，世界上具有开采经济效益的磷 资源只能维持约50-100年，磷资源短缺问题已引起世界各国的广泛关注。所以有必要开发 一种可持续的方法从一切含磷物质中回收其中的磷资源。目前，绝大多数污水厂均采用生物脱氮除磷工艺，该工艺将污水中的磷通过聚磷 菌的作用转移进入到剩余污泥中，使得剩余污泥成为一种丰富的磷资源。而污泥灰是剩余 污泥焚烧浓缩后的产物，其含磷量(以P2O5计)约为9%-21%，磷回收潜力巨大。但是，污 泥灰中同时含有大量的重金属，重金属的存在限制了污泥灰在农业、建筑业等行业的应用。 由于重金属的非生物可降解性、毒性和可持续性，由重金属而引起的污泥灰污染问题已引 起了广泛的关注。国内外专家一致认为，污泥灰只有在其重金属得到去除后才能成为具有 较高品位的磷资源。与传统的铵盐和磷盐肥料相比，鸟粪石(MgNH4PO4 · 6H20)或磷酸铵镁(MAP)是一 种优质的缓释肥料。鸟粪石在PH值中性环境下具有极低的溶解性，所以当其大量施用到农 田时不会“烧坏”农作物。但是以鸟粪石沉淀的形式回收磷，尤其是回收城市污泥灰或禽畜 粪便中的磷的技术却未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，磷化合物的回收是采用鸟粪石 结晶沉淀法进行的，该方法可将城市污水厂污泥灰、富磷污水以及禽畜粪便中的磷提取后 作为优质的缓释肥料用。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供了，其特征在于磷化合物的回收步骤，首先分析含磷样品，再通过向富磷提取液中添加镁源和氮 源，同时控制溶液的PH值，使得提取液中的磷化合物以鸟粪石沉淀的形式回收利用。所述的含磷样品选自富磷污水(P043_ > 100mg/L)、禽畜粪便、城市污水厂脱水污 泥。所述的镁源是指40-50g/L的氯化镁溶液；所述的氮源是指10_20g/L的氯化铵溶 液；所述的碱液是指2-5mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液；控制Mg P及N P的摩尔3比均为(1.3-1. 8) 1，通过投加碱液控制溶液的pH值在9. 5-10. 5之间，溶液搅拌转速为 400-500rpm，搅拌时间为10-20min，即有鸟粪石沉淀生成，用过滤法得到纯净的鸟粪石沉淀。本专利技术的一个优选的实施方案中，样品中重金属含量大于0.2%时，该方法在进行 磷化合物的回收前进一步包含如下步骤重金属的去除步骤，采用阳离子交换树脂吸附含 磷样品中的重金属，最后得到不含重金属的富磷提取液；然后再进行磷化合物的回收。所述的重金属的去除是采用阳离子交换树脂法去除重金属，其条件为树脂液固 比(溶液体积树脂投加量)为10-30mL/g，震荡时间为20-40min，震荡速度为200-300rpm。本专利技术的另一个优选的实施方案中，样品中重金属总量小于0.2%时，该方法在进 行磷化合物的回收前进一步包含如下几个步骤样品灰的制取步骤，将含磷样品在高温有 氧条件下焚烧，将焚烧产物研磨破碎，所得产物即为实验所需的样品灰；样品灰中磷化合物 的提取，采用盐酸溶出的方法，将样品灰中的磷化合物溶出后进入到提取液中；然后在富磷 提取液中进行磷化合物的回收。所述的样品灰是含磷样品在750_900°C条件下的焚烧产物，焚烧时间为3_6h，其 碾磨后粒度小于300 μ m，含磷量(以P2O5计)在10-30%之间。所述的样品灰中磷化合物的提取是指采用盐酸溶出的方法，提取条件为盐酸 浓度为0. 2-0. 5mol/L，投加液固比(盐酸体积样品灰重量)为25_75ml/g，提取时间为 120-150min，水平转速为 120_200rpm。本专利技术的另一个优选的实施方案中，样品中重金属含量大于0.2%时，该方法在进 行磷化合物的回收前，进一步包含如下几个步骤样品灰的制取步骤，将含磷样品在高温有 氧条件下焚烧，将焚烧产物研磨破碎，所得产物即为实验所需的样品灰；样品灰中磷化合物 的提取步骤，采用盐酸溶出的方法，将样品灰中的磷化合物溶出后进入到提取液中，样品灰 中磷化合物的溶出过程同时也伴随着重金属的溶出；然后再进行重金属的去除和磷化合物 的回收步骤。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、由于污泥灰中磷的含量极为丰富，所以与城市污水中磷的回收技术相比，本发 明具有明显的经济效益。2、与传统的农业肥料相比，本专利技术技术回收的鸟粪石是一种更为优质的缓释肥 料，具有极高的农业利用价值和广阔的市场前景。3、本专利技术不仅可以用于城市污水厂污泥灰中磷的提取，也可用于富磷污水和禽畜 粪便中磷的提取和回收。附图说明图1本专利技术从城市污水厂污泥灰中回收磷的工艺流程示意图。图2实施例3所得沉淀物的扫描电镜。图3实施例3所得沉淀物的XRD图谱(a)和鸟粪石标准图谱(b)。图4实施例4所得沉淀物的扫描电镜。图5实施例4所得沉淀物的XRD图谱(a)和鸟粪石标准图谱(b)。具体实施例方式以下结合附图所示实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1城市污水厂污泥脱水滤液中磷含量丰富，为典型的富磷污水。试验取巢湖市某 城市污水厂污泥脱水滤液为研究对象，其PH值为7. 2，PO43-浓度为1. 4mmol/L。首先采 用732型阳离子交换树脂去除滤液中的重金属，液固比为5mL/g，反应时间为30min，搅拌 速度为250rpm。然后，向滤液中投加40g/L氯化镁和10g/L氯化铵溶液(Mg !NiP = 1.3 1.3 1)，采用4mol/L的氢氧化钾调节溶液的pH值在9. 5-10. 5之间，溶液以400rpm 速度搅拌15min后即有沉淀生成。用滤纸过滤后即得所需的鸟粪石沉淀。结果表明污泥脱水滤液中磷含量丰富，当阳离子交换树脂投加液固比为5mlL/ g，反应时间为30min，搅拌速度为250rpm时，重金属的去除率达到90%以上。采用鸟粪石 结晶沉淀法能回收其中97. 的磷，生成具有明显晶形的白色沉淀物。化学元素分析结果 进一步表明，生成的沉淀物中鸟粪石的纯度高达95%。进一步研究表明生成的沉淀物仅含 有108mg/kg的Zn和75mg/kg的Cu，这些重金属含量水平均低于肥料标准中重金属的限值， 表明生成的沉淀物是一种安全的农业肥料。同时沉淀物的生物可利用性为90%，甚至大于 正磷酸盐的生物可利用性(87% )，表明在该试验条件下生成的沉淀具有较好的植物肥性。实施例2第一步禽畜粪便取自上海某养殖中心，禽畜粪便以鸡粪为主，含水率为72%。经 800°C有氧条件下焚烧3时间后得到所需的禽畜粪便灰样品，碾磨后平均粒度为150μπι，粪 便灰中的P含量(以P2O5计)为12%;第二步用盐酸溶出法提取粪便灰中的磷，提取液固 比为50ml/g，盐酸浓度为0. 2mol/L，提取时间为120min，水平转速为150rpm ；第三步向提 取液中投加40g/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收磷化合物的方法，其特征在于：首先分析含磷样品，再通过向富磷提取液中添加镁源和氮源，同时控制溶液的ｐＨ值，使得提取液中的磷化合物以鸟粪石沉淀的形式回收利用。

【技术特征摘要】
一种回收磷化合物的方法，其特征在于首先分析含磷样品，再通过向富磷提取液中添加镁源和氮源，同时控制溶液的pH值，使得提取液中的磷化合物以鸟粪石沉淀的形式回收利用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的含磷样品选自富磷污水PO43-> 100mg/L、禽畜粪便、城市污水厂脱水污泥。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的镁源是指40-50g/L的氯化镁溶 液；所述的氮源是指10-20g/L的氯化铵溶液；所述的碱液是指2-5mol/L的 >氢氧化钠或氢 氧化钾溶液；控制Mg P及N P的摩尔比均为(1.3-1.8) 1，通过投加碱液控制溶液 的PH值在9. 5-10. 5之间，溶液搅拌转速为400-500rpm，搅拌时间为10-20min，即有鸟粪石 沉淀生成，用过滤法得到纯净的鸟粪石沉淀。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于当样品中重金属含量大于0.2%时，含磷 化合物的回收前进一步包含如下步骤重金属的去除步骤，采用阳离子交换树脂吸附含磷 样品中的重金属，最后得到不含重金属的富磷提取液；然后再进行磷化合物的回收。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的重金属的去除是采用阳离子交换 树脂法去除重金属，其条件为树脂液固比溶液体积树脂投加量为10-30mL/g，震荡时间 为 20-40min，震荡速度为 200_300rpm。6.根据权利要求2所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：何品晶，徐华成，王冠钊，管冬兴，邵立明，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]