CN103910404A - 钾长石作为吸附材料在去除废水中磷的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钾长石作为吸附材料在去除废水中磷的应用，具体是钾长石作为吸附材料吸附去除废水中磷的用途。申请人利用钾长石呈架状结构连接的硅酸盐，硅和铝为四面体配位，形成较大的空位(即点阵位置)的结构和成分特点，将它作为处理生活污水的人工湿地基质，发现其对生活污水中的磷具有较大的吸附量，在保证较好的除磷效果的同时能使出水pH值达标，另一方面，钾长石作为人工湿地基质，其中所含的钾对植物的生长十分有利，可促进植物对氮的吸收。
Description
技术领域
本发明涉及钾长石的新用途，具体涉及钾长石作为吸附材料在去除废水中磷的应用。
背景技术
钾长石(K2O·Al2O3·6SiO2)是由钾的铝硅酸盐组成的一种矿物，是一种自然界中普遍存在的造岩矿物，其主要成分为SiO2、Al2O3、K2O，同时还含少量的铁的氧化物、钙的氧化物和钛的氧化物。钾长石通常也称正长石，属单斜晶系，通常呈肉红色、呈白色或灰色，密度2.54～2.57g/cm3。它具有熔点低(1150±20℃)，熔融间隔时间长，熔融粘度高等特点。除正长石外，还有两个同质多象变种：透长石和钾微斜长石，前者亦属单斜晶系，也通称正长石；后者则属三斜晶系。
目前，钾长石广泛应用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、电瓷、研磨材料等工业部门及制钾肥用，质量较好的钾长石用于制造电视显像玻壳等。但尚未发现将钾长石作为吸附材料吸附去除废水中磷的相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钾长石的新用途，具体是钾长石作为吸附材料吸附去除废水中磷的用途。
本发明所述的技术方案为：钾长石作为吸附材料在去除废水中磷的应用。
进一步地，本发明提供以钾长石作为人工湿地基质，吸附生活污水中磷的用途。
在上述技术方案中，优选钾长石的粒度为-100目，更优选钾长石的粒度为100～200目，最佳的选择范围为140～160目。
申请人利用钾长石呈架状结构连接的硅酸盐，硅和铝为四面体配位，形成较大的空位(即点阵位置)的结构和成分特点，将它作为处理生活污水的人工湿地基质，发现其对生活污水中的磷具有较大的吸附量，在保证较好的除磷效果的同时能使出水pH值达标，另一方面，钾长石作为人工湿地基质，其中所含的钾对植物的生长十分有利，可促进植物对氮的吸收。
附图说明
图1为钢渣的吸附等温曲线；
图2为钾长石的吸附等温曲线；
图3为石灰石的吸附等温曲线；
图4为本发明进行动态吸附试验所采用的试验装置；图中标号为：1储水瓶；2有机玻璃管；3盛装水用的容器。
具体实施方式
下面通过试验来观察钾长石作为人工湿地基质，对生活污水中磷的吸附效果。
在以下的试验中，选用的钾长石为正长石，粒度为100～200目，通过检测该钾长石成分如下述表1所示。
表1：
1、基质对总磷的等温吸附试验：
供试基质：钢渣(100～200目)、钾长石(粒度为100～200目)、石灰石(粒度为100～200目)。
试验方法：称取供试基质2.0g，置于容积为100mL的离心管中，分别准确加入含磷浓度为2.5、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、150.0、300.0mg/L的KH2PO4溶液50mL，使基质与溶液体积比为1:25。在振荡器上连续振荡24h(200r/min)，振荡完成后，4000r/min转速下离心5min，取上清液测定吸光度。试验在24℃下进行。每个供试基质样品分析3次，取均值做为测试结果，同时做2个平行样。
试验结果：钢渣的吸附等湿曲线如图1所示，钾长石的吸附等湿曲线如图2所示，石灰石的吸附等湿曲线如图3所示。
由上述试验可知，在同等条件下，钢渣、钾长石和石灰石吸附磷的效果如下：钢渣的吸附量为1864mg/kg,出水pH值为11.5；钾长石的吸附量为1298mg/kg,出水pH值为8.5；石灰石吸附量为460mg/kg,出水pH值为8.5。由此可见，钾长石对磷具有较大的吸附量，并且出水pH值达到标排放。因此用钾长石作为人工湿地的基质，在保证较好的除磷效果的同时能使出水pH值达标；另外，钾长石中所含的钾元素对植物的生长十分有利，还可促进植物对N的吸收。
2、动态吸附试验
图4所示试验装置为本发明进行动态吸附试验所采用的装置，包括用于装填基质的有机玻璃管2、储水瓶1和盛装水用的容器3(可以是烧杯等容器)，所述的有机玻璃管2具有一进水口和一出水口，所述有机玻璃管2的进水口与储水瓶1之间通过进水管连通(进水管上可设置控制阀，以控制进水流量的大小)；所述有机玻璃管2的出水口与出水管连接，出水管下方置有盛装水用的容器3，以用于接收出水，出水管上设置有控制出水流量大小的控制阀。该装置中，有机玻璃管2的高为52cm，内径19cm，在装填各种基质时，各有机玻璃管2的底部均铺有2cm高的石英砂，在基质装填好后，各有机玻璃管2中基质的顶部也铺有2cm高的石英砂(通过在基质的上、下两端均铺设一定厚度的石英砂以避免柱中小颗粒物被水冲出)。
采用如图4所示的试验装置，水流自上而下流经基质，采用连续进水连续出水的方式，模拟污水流经垂直流人工湿地进行各种基质的动态吸附总磷试验。
为控制试验条件，采用人工配水进行试验，即向自来水中投加KH2PO4，配置溶液含磷量与生活污水含磷量相当。
试验方法：将各种基质分别装入上述有机玻璃管2中(基质装填高度均为48cm，各有机玻璃管2中在基质的上、下两端均铺设2cm厚度的石英砂)，通入相同浓度含磷素污水，待连续进水两天系统运行稳定后，开始记录试验结果。试验分两组并联进行，水力停留时间分别为12h和24h，结果分别如表2和表3所示。
表2：水力停留时间为12h基质动态吸附对总磷的去除效果
表3：水力停留时间为24h基质动态吸附对总磷的去除效果
由表2和表3可知，钢渣和钾长石的吸附效果较好，石灰石的的吸附效果相对较差；钢渣的吸附效果有波动，而钾长石的吸附效果比较稳定，随着停留时间增加，钢渣和石灰石对磷的去除率提高，而钾长石对磷的去除率变化不明显，对试验中的4.70～7.86mg/L的含磷模拟废水去除率皆达93%以上。
3、基质处理生活污水试验
采用图4所示装置进行基质处理生活污水试验，各有机玻璃管2中基质装填高度均为48cm，在基质的上、下两端均铺设2cm厚度的石英砂。
采用实际生活污水进行试验，生活污水取自某污水处理厂二沉池出水。以小流量进水，使微生物逐渐接种在基质上附着生长，然后进行试验，试验设定水力停留时间为24h，水力负荷0.56m3/m2·d，结果如表4所示。
表4：水力停留时间为24h基质对生活污水中总磷的去除效果
由表4可知，对含磷2.53～4.25mg/L的实际生活污水，钢渣和钾长石的处理效果比较接近，钢渣的去除率达90%以上，钾长石的去除率达92%以上，出水含磷低于0.5mg/L，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。而石灰石的去除率相对较低，在28.29%～72.53%，出水含磷在0.92mg/L以上，15组试验只有3组达《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标，其余只达到二级标准。
Claims (4)
1.钾长石作为吸附材料在去除废水中磷的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的废水是指生活污水。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述钾长石的粒度为-100目。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述钾长石的粒度为100～200目。
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