专利名称：一种制备去除污水中磷酸盐的吸附材料的方法
技术领域：
本发明属于环境保护领域，涉及ー种制备去除污水中磷酸盐的吸附材料的方法。
背景技术：
我国七大水系水体污染严重，重点大型淡水湖泊、城市内陆湖、以及大型水库均存在不同程度的污染，其中水体水质中主要超标污染物为磷和氮氧化物。氮、磷的严重超标导致水体严重富营养化，从而致使水质恶化，水味腥臭，透明度下降，水体浑浊，严重者可导致水生生物死亡。针对水体富营养化问题，国内外进行了大量的研究工作，目前脱氮的技术基本成熟，但是生物除磷具有一定的局限性，还需要辅以化学除磷的方法对污水中的磷加以去除， 化学除磷主要是向污水中添加石灰与水中的磷酸盐形成沉淀，但是这种エ艺方法均存在エ 艺流程长、占地面积大、设备投资大、成本较高、产生化学污泥量大等问题，难以广泛应用， 因此研究一种新的污水除磷エ艺方法十分必要。天然非金属矿物沸石、硅藻土等由于其具有多孔结构，，使其具有良好的吸附性能，具有一定的脱氮能力，但是由于本身带负电荷，其除磷能力较差。
发明内容
本发明的目的是要解决天然非金属矿物去除污水中磷酸盐的问题。一种制备去除污水中磷酸盐的吸附材料的方法，其步骤如下
(1)将干燥、粉碎、过200目筛的天然沸石或硅藻土投加到氯化铝或氯化镁钠水溶液中 (固液比为l/l(Tl/20g/ml)，氯化铝或氯化镁水溶液质量浓度为0. 29ΓΟ. 5%，放入恒温振荡箱中以每分钟15(Γ300转转速在室温条件下振荡反应1. (Γ3. 0小时后，用去离子水浸泡并冲洗至出水不含铝离子或镁离子为止，过滤脱水，放入电热恒温鼓风干燥箱中于85 110°C 烘干；
(2)将(1)中烘干后的样品打散并放入坩埚中，直接放入控温马弗炉中在15(T250°C下焙烧后取出，放入真空干燥箱中冷却，打散。即可制得可以高效去除污水中磷酸盐的吸附材料。本发明采用先化学处理然后再高温活化的方法对沸石或硅藻土进行改性处理，其目的是改变天然沸石或硅藻土的表面荷电性能。天然沸石或硅藻土硅氧结构本身带负电荷，对自身带电荷为负的磷酸根离子基本上没有什么去除能力；本发明利用天然沸石或硅藻土具有离子交換能力的孔道，以氯化铝或氯化镁为载入剂，无机阳离子铝或镁为无机载入离子处理沸石，铝离子或镁离子载入矿物颗粒内部孔道和表面后，再进行高温活化，高温活化不但可以固定铝离子或镁离子，而且可以提高矿物本身的吸附能力；镁离子或铝离子载入沸石或硅藻土后，镁或铝以氧化物的形式在附着在矿物颗粒上，在金属氧化物的表面层中，金属离子镁或铝具有较少的配位数，表现为路易斯酸，在干燥的氧化物表面上出现路易斯酸的点位。在有水的情况下，表面铝或镁离子首先倾向于配位水分子，从而将沸石或硅藻土荷电性能变为正电，与污水中带负电的磷酸根离子发生电性吸附，从而达到去除污水中磷酸盐的目的。本发明的方法调控天然沸石或硅藻土后，对污水中的磷去除率由原料本身的 7-10%提高到85-9 ，去除效果明显提高，由此说明本发明的方法制备的矿物吸附材料在污水除磷领域具有广阔的应用前景和市场前景。
图1为本发明实施例1、例2制得的吸附材料与未调控沸石、硅藻土除磷效果对比图
图2为本发明实施例3、例4制得的吸附材料与未调控沸石、硅藻土除磷效果对比图。
具体实施例方式下面结合实例进ー步说明本发明。实施例1利用氯化铝调控天然沸石用于污水除磷该方法包括以下步骤
(1)称量氯化铝0.5g，溶解至IOOml去离子水中，搅拌溶解；称取干燥、粉碎、过200目筛的天然沸石8g，缓慢均勻的投加到氯化铝水溶液中，放入控温振荡箱中以每分钟200转转速在室温条件下振荡反应2小时后，用去离子水浸泡洗涤至采用离子色谱测洗涤液中无铝离子为止，然后过滤脱水，放入电热恒温鼓风干燥箱中于105°C烘干；
(2)将(1)中烘干后的样品打散并放入坩埚中，于200°C在控温马弗炉中煅烧2.5小时后取出，放入真空干燥箱中冷却，打散后即可制得用于污水除磷的吸附材料。实施例2利用氯化铝调控硅藻土用于污水除磷该方法包括以下步骤
(1)称量氯化铝0.5g，溶解至IOOml去离子水中，搅拌溶解；称取干燥、粉碎、过200目筛的天然沸石10g，缓慢均勻的投加到氯化铝水溶液中，放入控温振荡箱中以每分钟250转转速在室温条件下振荡反应2. 5小时后，用去离子水浸泡洗涤至采用离子色谱测洗涤液中无铝离子为止，然后过滤脱水，放入电热恒温鼓风干燥箱中于105°C烘干；
(2)将(1)中烘干后的样品打散并放入坩埚中，于200°C在控温马弗炉中煅烧2小时后取出，放入真空干燥箱中冷却，打散后即可制得用于污水除磷的吸附材料。实施例3利用氯化镁调控硅藻土用于污水除磷该方法包括以下步骤
(1)称量氯化镁0.5g，溶解至IOOml去离子水中，搅拌溶解；称取干燥、粉碎、过200目筛的硅藻土 10g，缓慢均勻的投加到氯化镁水溶液中，放入控温振荡箱中以每分钟200转转速在室温条件下振荡反应3. 0小时后，用去离子水浸泡洗涤至采用离子色谱测洗涤液中无镁离子为止，然后过滤脱水，放入电热恒温鼓风干燥箱中于105°C烘干；
(2)将(1)中烘干后的样品打散并放入坩埚中，于150°C在控温马弗炉中煅烧2小时后取出，放入真空干燥箱中冷却，打散后即可制得用于污水除磷的吸附材料。实施例4利用氯化镁调控天然沸石用于污水除磷该方法包括以下步骤(1)称量氯化镁0.5g，溶解至IOOml去离子水中，搅拌溶解；称取干燥、粉碎、过200目筛的天然沸石5g，缓慢均勻的投加到氯化镁水溶液中，放入控温振荡箱中以每分钟250转转速在室温条件下振荡反应2. 0小时后，用去离子水浸泡洗涤至采用离子色谱测洗涤液中无镁离子为止，然后过滤脱水，放入电热恒温鼓风干燥箱中于105°C烘干；
(2)将(1)中烘干后的样品打散并放入坩埚中，于200°C在控温马弗炉中煅烧3小时后取出，放入真空干燥箱中冷却，打散后即可制得用于污水除磷的吸附材料。实施例5氯化铝调控天然沸石、硅藻土用于污水的除磷效果
分別称取实施例1和例2中所述的吸附材料各0. 5g，加入到250mL磷浓度为5mg/L的污水中，即材料的投加量为2g/L，搅拌反应3h，作为对照，称取0. 5g相对应的天然沸石和硅藻土，加入到250mL磷浓度为5mg/L的污水中，搅拌反应池。结果如图1所示，在相同投加量的条件下，调控后天然沸石和硅藻土的除磷率分别达到90%、87%，而未调控的天然沸石和硅藻土的除磷率分别仅为10和8%%。实施例6氯化镁调控天然沸石、硅藻土用于污水的除磷效果
分別称取实施例3和例4中所述的吸附材料各0. 5g，加入到250mL磷浓度为5mg/L的污水中，即材料的投加量为2g/L，搅拌反应3h，作为对照，称取0. 5g相对应的天然沸石和硅藻土，加入到250mL磷浓度为5mg/L的污水中，搅拌反应池。结果如图1所示，在相同投加量的条件下，调控后天然沸石和硅藻土的除磷率分别达到87%、85%，而未调控的天然沸石和硅藻土的除磷率分别仅为10和8%。
权利要求
1.一种制备去除污水中磷酸盐的吸附材料的方法，其特征在于制备步骤如下(1)将干燥、粉碎、过200目筛的天然沸石或硅藻土投加到氯化铝或氯化镁钠水溶液中固液比为l/l(Tl/20g/ml，氯化铝或氯化镁水溶液质量浓度为0. 29ΓΟ. 5%，放入恒温振荡箱中以每分钟15(Γ300转转速在室温条件下振荡反应1. (Γ3. 0小时后，用去离子水浸泡并冲洗至出水不含铝离子或镁离子为止，过滤脱水，放入电热恒温鼓风干燥箱中于85 110°C烘干；(2)将(1)中烘干后的样品打散并放入坩埚中，直接放入控温马弗炉中在15(T250°C下焙烧后取出，放入真空干燥箱中冷却、打散；即可制得可以高效去除污水中磷酸盐的吸附材料。
2.根据权利要求1所述的ー种制备去除污水中磷酸盐的吸附材料的方法，其特征在于采用镁离子或铝离子调控沸石或硅藻土颗粒表面荷电性能并采用焙烧ェ艺活化调控后的沸石或硅藻土，从而制备出去除污水中荷负电的磷酸盐的吸附材料。
全文摘要
一种制备去除污水中磷酸盐的吸附材料的方法，属于环境保护领域。本发明采用先化学处理然后再高温活化的方法对沸石或硅藻土进行改性处理，通过离子调控电性的方法制备出污水除磷的吸附材料。天然沸石或硅藻土首先经氯化铝或氯化镁溶液处理后，铝或镁离子载入矿物颗粒表面和内部孔道，高温活化后不但可以固定铝离子或镁离子，而且可以提高矿物本身的吸附能力，镁或铝以氧化物的形式在附着在矿物颗粒上，从而将沸石或硅藻土荷电性能变为正电，与污水中带负电的磷酸根离子发生电性吸附，从而达到去除污水中磷酸盐的目的。本发明以天然沸石或硅藻土作为原材料，流程简单，易于实现工业化，污水处理的成本较低，用于污水处理中，其除磷效果明显。
文档编号C02F1/28GK102527328SQ20121003568
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者李天昕, 林海, 程煌, 董颖博, 霍汉鑫 申请人:北京科技大学