CN104190351A - 一种除磷改性砾石吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理技术领域，具体为一种除磷改性铁砾石吸附剂的制备方法。其步骤如下：先将砾石颗粒用水洗净，在80~90℃温度条件下干燥；再将砾石用粉碎机粉碎成粉末状；最后将粉末砾石与无机铁盐溶液混合，恒温振荡，过滤，再烘干，即得到富含铁氧化合无的高效除磷改性铁砾石吸附剂。本发明与现有技术相比，具有方法简单，制备条件温和，易于实现，可操作性强，对含磷废水的处理效率高，降低净化成本的优点。
Description
技术领域
本发明属于与污水处理技术领域，具体涉及一种改性砾石吸附剂的制备方法。
背景技术
目前，国内外的废水除磷技术主义分为两大类：生物法除磷，物化法除磷。物化法除磷又可分为化学沉淀法，电絮凝法，结晶法，吸附法等。其中，吸附法除磷技术用于易操作，高效快速，无二次污染，可回收利用，吸附剂活性点丰富且其成本低廉，已成为含磷废水除磷的研究热点。
吸附法除磷技术是利用某些多孔或大比表面积物质，主要通过磷在吸附剂表面的表面沉淀，离子交换或附着吸附等作用来实现废水的除磷过程；利用吸附-解吸方法，同时实现磷污染的消除和磷资源的回收。未经任何除磷的吸附剂对磷的去除能力有限，吸附法除磷的吸附剂一般都是经改性后显示出对磷较好的吸附性能，主要有酸改性，金属盐改性，热处理等方法，主导吸附作用的基本上都是化学吸附，另外吸附过程中还有氢键作用，Lewis酸碱作用，静电吸附作用，表面沉淀反应以及离子交换作用等。由于吸附法除磷的显著优越性，尤其是对于低浓度含磷废水的深度除磷，各种吸附剂的研究与开发已经呈现出越来越多的趋势。
砾石作为吸附剂一定程度上应用与水处理行业。近年来，相关研究表明，在砾石表明负载一层活性较高的不同于砾石本体的活性物质是一种有效的改性方法，所负载的活性物质多为金属氧化物，通过改性砾石表明的物化性质，增加其表明活性位点，提高了砾石的吸附能力。近年来，国内外科研工作者对改性砾石处理无机废水进行了大量的研究，并且取得了很大的成功，但在具体操作过程汇总也出现了一些问题：
1）采用共沉淀法，以铁的硫酸盐或氯化物为改性物质与砾石混合，在较高的pH条件所制得的改性砾石具有一定的磁性，可实现吸附完成后快速分离，但采用该方法制备的产物，表明氧化铁与砾石载体的结合强度较弱，在水洗过程中，可能导致大量的氧化铁脱落，对于污染物的吸附效果差；
2）采用浸渍法，将铁盐，砾石和蒸馏水按照一定配比，通过调节适当的pH值所制得的改性砾石在应用过程中往往存在吸附过程中铁盐浸出，吸附饱和容量较低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉，吸附效率高，绿色环保的除磷改性砾石吸附剂的制备方法。其利用新型改性铁砾石吸附剂去除废水中普遍存在的无机磷污染物，实现了铁盐的有效利用以及水体无机磷污染物的有效去除。
本发明所提供的除磷改性砾石吸附剂的制备方法，采用粉碎方法制备得到的粉末砾石为原料，与无机铁盐溶液混合后于恒温振荡一段时间，过滤烘干，直至水分蒸发。其制备过程包括原料粉末砾石的预处理，与无机铁盐的混合，过滤，干燥等。
其具体步骤如下：
（1）用22~25℃蒸馏水清洗砾石颗粒，于100~105℃下干燥6~12h；
（2）用粉碎机将步骤（1）所得干燥砾石颗粒粉碎15~20min, 过110~120目筛，得到砾石粉末；
（3）将步骤（2）所制得的砾石与无机铁盐溶液混合，25~27℃恒温振荡12~24h，静置，过滤，再用80~90℃的蒸馏水清洗，烘干，即得到富含铁氧化合物的除磷改性砾石吸附剂。
本发明中，步骤（2）所述粉末砾石的原料，其比表面积为3.11~4.07m2/g，孔容积为7.62~9.54×10-4cm3/g，平均孔径为 2.74~3.30nm；
本发明中，步骤（3）所述砾石与无机铁盐的混合溶液pH为7.2~8.3。
本发明中，步骤（3）所述无机铁盐为硝酸亚铁，硫酸亚铁和氯化铁中的一种。
本发明中，步骤（3）所用无机铁盐溶液的摩尔浓度为0.2~0.4mol/L，无机铁盐与粉末砾石的质量比为2：1~4:1。
本发明的优点在于：一，通过调节所用无机铁盐的种类和质量，在一定程度上能够对砾石物化性质进行调控；二，发明所得的砾石提高了对磷的吸附量，对含磷废水的处理效率高。
具体实施方式
以下实施例将对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种用于含磷废水处理的改性铁砾石吸附剂的制备方法包括如下步骤:
（1）用22℃蒸馏水清洗砾石颗粒，于100℃下干燥6h；
（2）用粉碎机将步骤（1）所得干燥砾石颗粒粉碎15min, 过110目筛，得到砾石粉末,其比表面积为 10.53m2/g，孔容积为3.12×10-3cm3/g，平均孔径为3.26nm；
（3）将步骤（2）所制得的砾石与氯化铁盐溶液混合，控制铁盐摩尔浓度为0.2mol/L，与粉末砾石的质量比为2：1，调节溶液pH为7.2，充分搅拌；在气浴恒温振荡器中，以25℃恒温振荡12h，静置，过滤，再用80℃蒸馏水清洗。继续烘干，至水分完全蒸发，即得到富含铁氧化合物的高效除磷改性砾石吸附剂。
实施例2
一种用于含磷废水处理的改性铁砾石吸附剂的制备方法包括如下步骤:
（1）用25℃蒸馏水清洗砾石颗粒，于105℃下干燥8h；
（2）用粉碎机将步骤（1）所得干燥砾石颗粒粉碎20min, 过120目筛，得到砾石粉末,其比表面积为 11.89m2/g，孔容积为4.56×10-3cm3/g，平均孔径为3.78nm；
（3）将步骤（2）所制得的砾石与硫酸亚铁盐溶液混合，控制铁盐摩尔浓度为0.4mol/L，与粉末砾石的质量比为4:1，调节溶液pH为8.3，充分搅拌；在气浴恒温振荡器中，以25℃恒温振荡12h，静置，过滤，再用90C°蒸馏水清洗。继续烘干，至水分完全蒸发，即得到富含铁氧化合物的高效除磷改性砾石吸附剂。
实施例3
一种用于含磷废水处理的改性铁砾石吸附剂的制备方法包括如下步骤:
（1）用25℃蒸馏水清洗砾石颗粒，于105℃下干燥12h；
（2）用粉碎机将步骤（1）所得干燥砾石颗粒粉碎20min, 过120目筛，得到砾石粉末,其比表面积为11.03m2/g，孔容积为3.89×10-3cm3/g，平均孔径为3.54nm；
（3）将步骤（2）所制得的砾石与硝酸亚铁溶液混合，控制铁盐摩尔浓度为0.3mol/L，与粉末砾石的质量比为3:1，调节溶液pH为7.9，充分搅拌，于气浴很稳振荡器中27℃恒温振荡12h，静置，过滤，再用85℃蒸馏水清洗。继续烘干，至水分完全蒸发，即得到富含铁氧化合物的高效除磷改性砾石吸附剂。
应用实例
对含磷废水进行吸附去除实验
新型改性铁砾石对含磷废水的处理效果
利用上述所制得新型改性铁砾石处理含磷废水，实验结果表明改性后的新型改性铁砾石对含磷废水的处理具有用来少，去除效果好的特点，去除率可以达到85%以上，与普通商业砾石相比，具有明显的使用价值。
Claims (5)
1.一种除磷改性铁砾石吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）用22~25℃蒸馏水清洗砾石颗粒，于100~105℃下干燥6~12h；
（2）用粉碎机将步骤（1）所得干燥砾石颗粒粉碎15~20min, 过110~120目筛，得到砾石粉末；
（3）将步骤（2）所制得的砾石与无机铁盐溶液混合，25~27℃恒温振荡12~24h，静置，过滤，再用80~90℃的蒸馏水清洗，烘干，即得到富含铁氧化合物的除磷改性砾石吸附剂。
2.如权利要求1所述的除磷改性铁砾石吸附剂的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述粉末砾石的原料，其比表面积为3.11~4.07m2/g，孔容积为7.62~9.54×10-4cm3/g，平均孔径为 2.74~3.30nm。
3.如权利要求1所述的除磷改性铁砾石吸附剂的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述砾石与无机铁盐的混合溶液pH为7.2~8.3。
4.如权利要求1所述的一种除磷改性铁砾石吸附剂的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述无机盐为硝酸亚铁，硫酸亚铁和氯化铁中的一种。
5.如权利要求1所述的除磷改性铁砾石吸附剂的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述无机铁盐溶液的摩尔浓度为0.2~0.4mol/L，无机铁盐与粉末砾石的质量比为2:1~4:1。
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