专利名称：新型磷酸根吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及水体净化领域，特别是一种通过吸附法除磷的新型磷酸根吸附剂的制备方法。
背景技术：
水体的富营养化已成为举世关注的问题，磷是引起水体的富营养化的主要元素之一，磷在水中一般以PO43-，HPO42-，H2PO4-的形式存在，是水体中藻类、浮游物生长的必需物，磷的过量使水中的水生物大量的繁殖与死亡，导致水质恶化，甚至引起“赤潮”，使水系生态平衡遭到破坏。在现有技术中，人们通常采用化学法或生物化学法去除水中的磷。前者去除磷的效率较高，但产生的淤泥多，后处理麻烦。后者操作条件比较苛刻、复杂，脱磷率比较低。鉴于此，许多研究者把注意力集中到用吸附的方法对含磷废水进行处理。然而用吸附剂对水体中的磷酸根进行吸附，尤其需要解决吸附剂的选择性、吸附容量及再生问题。
发明内容本发明的目的旨在解决现有技术的问题，而提供一种成本低、吸附容量大、选择性高，并易于再生利用的新型磷酸根吸附剂的制备方法。
本发明的技术方案是设计一种新型磷酸根吸附剂的制备方法。其特征在于它由含有氧化硅、氧化镁、氧化铝和氧化铁的粉状的无机矿土与能进行水解的氯氧化物水溶液进行混合，得到白色或褐色的沉淀物，再进行高温处理得到多孔的颗粒状吸附剂。
本发明方法制备的吸附剂为多孔的颗粒状物质，其表面上具有大量的羟基，可与水体中的磷酸根发生交换以去除水中的磷酸根，可用于含磷水体的净化及含磷污水的处理。该吸附剂价格低廉、原料易得、吸附容量大、选择性高、实际操作简单、耐酸碱、耐辐射，再生简单容易，可以反复使用。浓缩后(再生液)的磷酸根还可以造肥或直接用于农业生产。
具体实施方式本发明磷酸根吸附剂的制备方法，由含有氧化硅、氧化镁、氧化铝和氧化铁的混合物的无机矿土与能进行水解的氯氧化物进行混合，用碱性物质调节混合物的pH值，得到白色的沉淀物，再进行高温处理得到多孔的颗粒状吸附剂。其中含有氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化铁的混合物的无机矿土是凹凸棒土、天然沸石、硅灰石和硅藻土等中的一种或两种的混合物；能进行水解的氯氧化物是三氯化铁、氯化镁、氧氯化锆和三氯化铝等中的一种或两种的混合物，该氯氧化物水溶液的浓度为40～55％。无机矿土与能进行水解的氯氧化物水溶液进行混合时，用碱性物质调节混合物的pH值为9～12，该碱性物质是氢氧化钠水溶液，其浓度为0.5～1.5mol/L。最后在得到白色或褐色的沉淀物后转入自动调温的马福炉中进行灼烧，其灼烧温度为200℃～300℃，时间为1.5～3.0小时；或在120-150℃、1.2-1.4atm下进行水热处理30～90min，后在80℃下干燥，蒸出其中的水分，再放入8～20kw微波炉中进行烘烧8～15min，即可得到不同粒径的吸附剂。
实例1.选用江苏产的凹凸棒土(主要成分为SiO255％，AL2O310％，等)20g，放入25ml浓度为45％氧氯化锆溶液中，用含量为1mol·L-1的NaOH溶液调节其pH到10.5，得到沉淀物，滤出沉淀物，蒸出其中的水分，转入马福炉中于280℃下灼烧2小时，即可得到粒状的吸附剂。
将上述0.2g的吸附剂放入30ml浓度为150mg·L-1的含磷模拟水，水中的pH值等于5.6。于室温下吸附8小时，最大的吸附容量为34.5mg·g-1。
实例2.选用粉状硅灰石25g，加入到20ml浓度为50％的氯化镁和三氯化铝水溶液中，用1.2mol·L-1的NaOH溶液调节其pH到11左右。得到白色的沉淀物，滤出沉淀物转入动调温的马福炉中，在为200℃～300℃灼烧2.0～3.0小时。即可得到不同粒径的吸附剂。
将上述0.1g的吸附剂放入50ml浓度为10～15mol/L-1的城市生活污水中进行吸附，8小时后水中磷的含量降到1～2mg·L-1。
实例3.选用江苏产的凹凸棒土(主要成分为SiO255％，AL2O310％，等)20g，放入25ml浓度为45％氧氯化锆溶液中，用含量为1mol·L-1的NaOH溶液调节其pH到10.5，得到沉淀物，再将沉淀物放入家用的高压锅进行水热处理60min后，在80℃下干燥，后转入微波炉中在功率10kw下烘烧10min。即可得到不同粒径的吸附剂。
将上述0.2g的吸附剂放入50ml浓度为150mg·L-1的含磷模拟水，水中的pH值等于5.6。于室温下吸附8小时，最大的吸附容量为33.5mg·g-1。
实例4.选用粉状硅灰石25g，加入到20ml浓度为50％的氧化锆水溶液中，用1.2mol·L-1的NaOH溶液调节其pH到11左右。得到白色的沉淀物，将其放入家用的高压锅进行水热处理50min，在80℃下干燥。蒸出其中的水分，后转入微波炉中在功率8kw下烘烧10min。即可得到不同粒径的吸附剂。
将上述0.1g的吸附剂放入50ml浓度为10～15mg·L-1的城市生活污水中进行吸附，3小时后水中磷的含量降到1～2mg·L-1.
实例5.将25g的凹凸棒土加入到25ml浓度为45％Mgcl、Alcl3(Mg∶Al为1∶0.5)混合溶液中，用含量为1mol·L-1的NaOH溶液调节其pH到9.5，得到沉淀物，再将沉淀物放入家用的高压锅进行水热处理40min后。在80℃下干燥，后转入微波炉中在功率10kw下烘烧10min，即可得到吸附容量为14.5mg/g的吸附剂。
实例6.将20g的硅灰石与10g的天然沸石均匀混合，加入到60％的Fecl3水溶液，用0.5mol的NaOH调节溶液的pH值到10.6。得到褐色的沉淀物，滤出沉淀物转入动调温的马福炉中，在为200℃～250℃灼烧2.0～3.0小时。即可得到吸附容量15.3mg/g为的吸附剂。
实例7.将20g的凹凸棒土与8g的硅藻土混合，加入到30ml浓度为45％Mgcl、Alcl3(Mg∶Al为1∶1)混合溶液中，用含量为1.2mol·L-1的NaOH溶液调节其pH到11.5，得到沉淀物，滤出沉淀物转入动调温的马福炉中，在为250℃～300℃灼烧2.0～3.0小时。即可得到吸附容量23.3mg/g为的吸附剂。
本发明将吸附达到饱和的吸附剂放在0.5mol/L的碱性溶液中，在室温下，经过2～3小时，脱磷率可达到98％以上。
对于脱吸后的吸附剂可再次用来吸附使用。如取0.1g的脱吸后的吸附剂放入20ml浓度为50mg·L-1含磷模拟水中进行吸附，5小时后吸附容量可达8.7mg·g-1。与相同条件下的新鲜吸附剂的吸附容量9.0mg·g-1相差无几。将0.2g的脱吸后的吸附剂与新鲜的吸附剂分别放入20ml浓度为50mg·L-1含磷模拟水中进行吸附，10小时后吸附容量分别为14.9mg·g-1与9.0mg·g-1。
权利要求
1一种新型磷酸根吸附剂的制备方法，其特征在于它由含有氧化硅、氧化镁、氧化铝和氧化铁的粉状的无机矿土与能进行水解的氯氧化物水溶液进行混合，并用碱性物质调节混合物，得到白色或褐色的沉淀物，再进行高温处理得到多孔的颗粒状吸附剂。
2按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于所说的含有氧化硅、氧化镁、氧化铝和氧化铁的混合物的无机矿土是凹凸棒土、天然沸石、硅灰石和硅藻土中的一种或两种的混合物。
3按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所说的能进行水解的氯氧化物是三氯化铁、氯化镁、氧氯化锆和三氯化铝中的一种或两种的混合物，氯氧化物水溶液的浓度为40～55％。
4按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于所说的无机矿土与能进行水解的氯氧化物水溶液进行混合时，用碱性物质调节混合物的pH值为9～12。
5按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于所说的碱性物质是氢氧化钠水溶液，其浓度为0.5～1.5mol/L。
6按照权利要求1或2、4、5所述的制备方法，其特征在于所说的高温处理是在自动调温的马福炉中进行，其灼烧温度为200℃～300℃，灼烧时间为1.5～2.5小时。
7按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于所说的高温处理是在自动调温的马福炉中进行，其灼烧温度为200℃～300℃，灼烧时间为1.5～2.5小时。
8按照权利要求1或2、4、5所述的制备方法，其特征在于所说的高温处理是将沉淀物在120-150℃、1.2-1.4atm下进行水热处理30～90min，后在80℃下干燥，蒸出其中的水分，再放入8～20kw微波炉中进行烘烧8～15min。
9按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于所说的高温处理是将沉淀物在120-150℃、1.2-1.4atm下进行水热处理30～90min，后在80℃下干燥，蒸出其中的水分，再放入8～20kw微波炉中进行烘烧8～15min。
全文摘要
本发明公开了一种新型磷酸根吸附剂的制备方法。其特征在于它由含有氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化铁的粉状的无机矿土与能进行水解的氯氧化物水溶液进行混合，得到白色或褐色的沉淀物，再进行高温处理得到多孔的颗粒状吸附剂。本发明方法制备的吸附剂为多孔的颗粒状物质，其表面上具有大量的羟基，可与水体中的磷酸根发生交换以去除水中的磷酸根，可用于含磷水体的净化及含磷污水的处理。该吸附剂价格低廉、原料易得、吸附容量大、选择性高、实际操作简单、耐酸碱、耐辐射，再生简单容易，可以反复使用。浓缩后(再生液)的磷酸根还可以造肥或直接用于农业生产。
文档编号B01J20/10GK1748857SQ200510014769
公开日2006年3月22日 申请日期2005年8月19日 优先权日2005年8月19日
发明者董庆洁, 邵仕香, 李乃瑄, 肖如亭 申请人:天津理工大学