CN102658097B - 高效除磷多孔性颗粒吸附剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效除磷多孔性颗粒吸附剂的制备方法，包括1）原料准备：以白云石粘土和蒙脱石粘土为原料；2）造粒铸型：在白云石粘土和蒙脱石粘土原料中加入水及可溶性淀粉和Al₂(SO₄)₃充分搅拌均匀、造粒铸型并干燥；和3）焙烧步骤。本发明生产工艺简单，生产成本低廉，且生产过程无有害气体及污水产生。制备的吸附剂对水体磷有高度亲合性，吸附效率高，不会对水体及水生生物产生毒害，且使用后便于从水体中移出。本发明制备的吸附剂在含磷水体除磷方面具有广泛适用性，可用于来自工业废水、生活污水、农田径流以及其它自然水体的除磷。

Description

高效除磷多孔性颗粒吸附剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理用吸附剂的制备方法，具体的说，涉及一种高效除磷多孔性颗粒吸附剂的制备方法。

背景技术

我国水资源人均占有量少，空间分布不平衡，随着我国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。同时随着城市人口的增加和工农业生产的发展，污水排放量也日益增加，水体污染相当严重，几乎遍及全国各地。在这样的背景下，污水处理行业已成为一个新兴产业。 

由于污水处理的高建设费用和运行成本，很多地区没有完善的工业废水以及市政生活污水处理系统，大量富含氮磷的生活污水、工业废水以及农田径流进入水体，造成水体富营养化，目前，我国80%的水体都呈现不同程度的水体富营养化现象。

水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其它生物大量死亡的现象。

富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难的问题，研究表明磷是水体富营养化的关键因子，因此，有效降低水体中磷的含量已成为防治水体营养化的重要途径。

常用的除磷方法包括化学法和生物法，常用的化学法有化学沉淀法、离子交换法、反渗透法和电渗析法，化学沉淀法操作简单，除磷效果好，但需要药剂量大，处理费用高并且会造成污泥污染；离子交换法、反渗透法和电渗析法运行费用较高。生物法在活性污泥法的基础上衍生出很多种方法，如A²/O法、Bardenpho法、UCT法、JHB法等，这些方法相对经济，但是工艺运行稳定性差，受水体温度、pH值等条件影响较大，对废水中有机物浓度依赖较强。 

吸附法除磷因具有成本低、工艺简单、运行稳定可靠、没有剩余污泥等优点逐渐受到人们的关注。在吸附法除磷过程中，吸附材料通过吸附、沉淀和离子交换的作用将废水中的磷有效的去除，因而，开发更加经济、高效的吸附剂是目前研究的热点与焦点问题。

在专利CN200410099197.5中，将粉煤灰与碱性活化剂在高速混合机中混合均匀后投入焙烧炉中焙烧活化，再将焙烧后冷却的物料投入耐酸反应罐中，添加酸改性剂并加热反应，将反应后的物料烘干磨细即制成粉末状高活性的磷吸附剂。

在专利CN200610165555.7中，FeCl₃、及 AlCl₃溶液充分混合均匀后加入NaOH溶液，混合反应并静置后滤出生成物，用水反复洗涤至出水为中性；于100-110℃下烘干并制成尺寸均匀的粒状吸附剂。

然而上述专利制备的吸附剂存在易造成设备堵塞，不易于回收磷资源、生产成本高的问题。在一定程度上限制了吸附法除磷的应用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种高效除磷多孔性颗粒吸附剂的制备方法，本发明制备的吸附剂是一种基于白云石粘土制备的水体除磷颗粒吸附剂，制备方法简单、生产成本低廉、生产过程无有害气体及污水产生、使用过程中易于回收、不造成设备堵塞。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种高效除磷多孔性颗粒吸附剂的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：

1）、原料准备：以白云石粘土和蒙脱石粘土为原料；

2）、造粒铸型：在白云石粘土和蒙脱石粘土原料中加入水及可溶性淀粉和Al₂(SO₄)₃充分搅拌均匀、造粒铸型并干燥；

3）、焙烧。

所述原料准备步骤中，对白云石粘土和蒙脱石粘土进行粉碎处理，白云石粘土和蒙脱石粘土的粉末细度为160~200目。

所述造粒铸型步骤中，白云石粘土粉末、蒙脱石粘土粉末、可溶性淀粉、Al₂(SO₄)₃的质量比为(1-3)：(1-3)：2：2；加入水量为能够将物料充分搅拌均匀、粉体能够进行铸型造粒即可，成型颗粒直径为3~5mm，干燥温度为100~120℃，干燥时间为18-24h。

所述焙烧步骤为马弗炉焙烧，焙烧温度为550-650℃，焙烧时间为0.8-1.2h。

本发明以天然白云石粘土和蒙脱石粘土为原料，加入Al₂(SO₄)₃活化改性，通过简单的造粒焙烧制备高效水体除磷吸附剂，生产工艺简单，生产成本低廉，且生产过程无有害气体及污水产生。制备的吸附剂对水体磷有高度亲合性，吸附效率高，不会对水体及水生生物产生毒害，且使用后便于从水体中移出。

因此本发明制备的吸附剂在含磷水体除磷方面具有广泛适用性，可用于来自工业废水、生活污水、农田径流以及其它自然水体的除磷。

具体实施方式

实施例1

白云石粘土和蒙脱石粘土购自珍永伟科技有限公司，将原料粉碎至200目，取3g白云石粉末、3g蒙脱石粉末、2g可溶性淀粉、2g Al₂(SO4)₃粉末转入搅拌器，缓慢加入适量的水，搅拌均匀；将搅拌均匀的材料揉制成直径3~5mm的均匀球形颗粒；将成型颗粒置于烘箱中105℃干燥24h后置于马弗炉中600℃焙烧1h，自然降至室温，制得高效除磷多孔性颗粒吸附剂。

称取上述制备的高效除磷多孔性颗粒吸附剂0.5g，置于250mL锥形瓶中，加入100mL含磷10mg/L的模拟废水溶液，不搅拌，20℃±1℃恒温条件下静置12h后测上清液磷浓度，计算磷的去除率。

结果表明，反应12h，水体除磷颗粒吸附剂对磷的去除率达到99%。

实施例2

白云石粘土和蒙脱石粘土购自珍永伟科技发展有限公司，将原料粉碎至160目，取1 g白云石粉末、1 g蒙脱石粉末、2 g可溶性淀粉、2 g Al₂(SO4)₃粉末转入搅拌器，缓慢加入适量的水，搅拌均匀；将搅拌均匀的材料揉制成直径3 mm的均匀球形颗粒；将成型颗粒置于烘箱中100 ℃干燥20 h后置于马弗炉中650℃焙烧0.8 h，自然降至室温，制得高效除磷多孔性颗粒吸附剂。

称取上述制备的高效除磷多孔性颗粒吸附剂0.5g置于250mL锥形瓶中，加入100 mL含磷20 mg/L的模拟废水溶液，不搅拌，20℃ ± 1℃恒温条件下静置，于不同时间采样测上清液磷浓度，计算磷的去除率。

结果表明，0.5 h后颗粒吸附剂对磷的去除率达到45%，4 h去除率近80%，9 h后去除率超过90%，12 h后去除率接近100%。

实施例3

白云石粘土和蒙脱石粘土购自珍永伟科技发展有限公司，将原料粉碎至180目，取2 g白云石粉末、2g蒙脱石粉末、2 g可溶性淀粉、2 g Al₂(SO4)₃粉末转入搅拌器，缓慢加入适量的水，搅拌均匀；将搅拌均匀的材料揉制成直径5 mm的均匀球形颗粒；将成型颗粒置于烘箱中120℃干燥18 h后置于马弗炉中550℃焙烧1.2 h，自然降至室温，制得高效除磷多孔性颗粒吸附剂。

称取上述制备的高效除磷多孔性颗粒吸附剂0.5 g置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL含磷50 mg/L的模拟废水溶液，不搅拌，20℃ ± 1℃恒温条件下静置，于不同时间采样测上清液磷浓度，计算磷的去除率。

结果表明，0.5 h后颗粒吸附剂对磷的去除率接近80%，9 h后去除率超过90%，12h后去除率接近100%。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种高效除磷多孔性颗粒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列步骤：

1）、原料准备：以白云石粘土和蒙脱石粘土为原料；

2）、造粒铸型：在白云石粘土和蒙脱石粘土原料中加入水及可溶性淀粉和Al₂(SO₄)₃充分搅拌均匀、造粒铸型并干燥；

3）、焙烧；

所述原料准备步骤中，对白云石粘土和蒙脱石粘土进行粉碎处理，白云石粘土和蒙脱石粘土的粉末细度为160~200目；

所述造粒铸型步骤中，白云石粘土粉末、蒙脱石粘土粉末、可溶性淀粉、Al₂(SO₄)₃的质量比为(1-3)：(1-3)：2：2；加入水量为能够将物料充分搅拌均匀、粉体能够进行铸型造粒即可，成型颗粒直径为3~5mm，干燥温度为100~120℃，干燥时间为18-24h；

所述焙烧步骤为马弗炉焙烧，焙烧温度为550-650℃，焙烧时间为0.8-1.2h。