CN105013435A - 一种复合金属氧化物除磷吸附剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合金属氧化物除磷吸附剂及其制备方法，制得的该复合金属氧化除磷吸附剂由主干材料和辅助材料组成，其中：主干材料以下原料按重量百分比构成：氧化铝35～50％，氧化铁25～35％，氧化钙25～35％，原料的重量百分比之和为100％；辅助材料选择膨润土作为黏结剂，其用量为主干材料重量的3～5％。制备方法采用原料预处理、胚体成型、胚体干燥、预烧处理、焙烧处理和冷却制成。制成的复合金属氧化物除磷吸附剂各种理化性质优良，具有较高的除磷吸附能力，弥补了单纯使用一种金属氧化物的劣势。对于降低污水厂出水中磷的含量，满足提标改造的目的，达到一级A标准，具有良好的发展前景和实用意义。
Description
技术领域
本发明属于环境保护水处理技术领域，特别涉及一种针对污水厂排放水的复合金属氧化物除磷吸附剂及其制备方法。
背景技术
水体富营养化是人类面临的一个重要问题。在引起水体富营养化的营养物质中，磷是主要的限制因素。为了减轻污水厂出水中磷对水体富营养化的影响，大部分污水厂开始进行提标改造，使污水厂的排放标准由一级B标准提升为一级A标准。
目前国内外污水处理厂除磷的方法主要有生物法和化学沉淀法。生物法处理效果不稳定，受温度、溶解氧、有机负荷等因素的影响较大。磷只是转移到了聚磷菌中，未实现矿化分解，实际并未从水体中根本性去除，往往需要二次处理。同时其还有工艺复杂、工程投资高、运行管理要求严格的缺点。化学沉淀法虽具有管理方便、占地面积小、投资省、处理效率高等优点，但其消耗药剂量和浓度大、出水色度高、处理成本大、运行费用高，且产生大量含水量大的污泥，需进一步处理。以上两种方法的处理效果都很难达到污水厂的排放一级A标准。
吸附法是一种工艺简单、经济可行、同时可实现磷回收的除磷方法。目前自然界的碎石、膨润土、建筑废弃物等除磷吸附剂，虽具有成本低廉、简单易得的优势，但其孔隙率低、吸附容量小，对污水中磷的去除效果很低；另一些人工开发的吸附剂如氧化铁、活性氧化铝、活性碳等，虽然对污染物的去除效果高于前者，但其吸附容量有限，易发生吸附饱和，且其生产成本高，置换费用大，因此在工程中很难得到广泛应用。因此，研究开发一种吸附容量大、性能稳定、高效价廉的除磷吸附剂，对于污水厂提标改造、磷排放达标和降低磷的处理成本尤为重要。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种复合金属氧化物除磷吸附剂及其制备方法。本发明制备的复合金属氧化物除磷吸附剂具有良好的除磷吸附性能以及较高的抗水力冲击强度，如能大规模的推广应用，既可在较低的生产成本下有效去除水中的磷，降低污水厂出水中磷的含量，满足提标改造的目的，达到一级A标准。
为实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种复合金属氧化物除磷吸附剂，其特征在于，制得的该复合金属氧化除磷吸附剂由主干材料和辅助材料组成，其中：
主干材料以下原料按重量百分比构成：氧化铝35～50％，氧化铁25～35％，氧化钙25～35％，原料的重量百分比之和为100％；
辅助材料选择膨润土作为黏结剂，其用量为主干材料重量的3～5％。
复合金属氧化物除磷吸附剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)原料预处理：将配方中的主干材料和辅助材料的所有原料进行粉碎、研磨处理并过100目筛。
(2)胚体成型：将上述粉碎、研磨和过筛后的原料进行混合，混合均匀后，将原料加入糖衣机，然后在一定转速下边喷水雾边加料，将其制成所需直径的球形胚体，待用，原料与水的体积比控制在13：1；
(3)胚体干燥：将上述制成的球形胚体于室温下自然干燥48h，或将其置于102℃的温度烘干4h以上，使球形胚体中水分蒸发，具有一定成型强度；
(4)预烧处理：将上述干燥后的球形胚体于600℃下烘烧30min，使胚体中的结晶水完全挥发，球形胚体内外预热一致；
(5)焙烧处理：将经过预烧处理的球形胚体继续进行升温焙烧，焙烧温度900℃，保温30min，然后继续缓慢升温至1050～1150℃之间，保温30min；
(6)冷却制成：将焙烧结束后的球体随炉冷却至70℃以下，即得到复合金属氧化物除磷吸附剂。
本发明的复合金属氧化物除磷吸附剂，具有以下优点:
1.制备的复合金属氧化物除磷吸附剂，价格低廉、吸附量高、产泥量小，弥补了单纯使用其中一种的劣势，即氧化铝价格昂贵、氧化铁去除率有限和氧化钙会产生大量污泥。
2.制备的复合金属氧化物吸附剂各种理化性质优良，具有表面粗糙、孔隙率高、微孔结构分布均匀、比表面积大、外表坚硬、抗水力冲击强度较高等优点，适合作为污水厂出水的除磷吸附剂广泛推广应用。
3.制备的复合金属氧化物吸附剂应用于含磷污、废水处理时，与常用的活性氧化铝等吸附剂对磷酸盐的吸附效果相比，其除磷吸附容量和速度远远大于其他材料，延长了吸附剂的使用寿命，降低了因需置换带来的高额成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明，需要说明的是，本发明不限于以下实施例。
在以下的实施例中，主干材料原料为氧化铝，氧化铁和氧化钙，其重量百分比之和为100％，辅助材料选择膨润土作为黏结剂，用量为主干材料重量的3～5％。
实施例1：
原料为：氧化铝500g，氧化铁250g，氧化钙250g，膨润土30g，共1030g。
具体制备步骤如下：
(1)将上述配方中的所有原料进行粉碎、研磨并过100目筛处理。
(2)将上述原料进行混合，混合均匀后，将一部分原料先加入糖衣机，然后在40r/min～90r/min的转速边喷水雾边加料，将其制成1mm左右的球形胚体。
(3)将上述制成的球形胚体置于102℃烘箱中烘干4h以上。
(4)将上述干燥后的球形胚体于600℃下烘烧30min。
(5)将经过预烧处理的胚体继续进行升温，焙烧温度在900℃时保温30min左右，然后继续缓慢升温，焙烧温度在1050℃时保温30min左右。
(6)将焙烧结束后的球体随炉冷却至70℃以下，得到复合金属氧化物除磷吸附剂。
实施例2：
原料为：氧化铝300g，氧化铁300g，氧化钙300g，膨润土27g，共927g。
具体制备步骤如下：
(1)将上述配方中的所有原料进行粉碎、研磨并过100目筛处理。
(2)将上述原料进行混合，混合均匀后，将原料加入糖衣机，然后在40r/min～90r/min的转速边喷水雾边加料，制成1mm左右的球形胚体。
(3)将上述制成的球形胚体置于102℃烘箱中烘干4h以上。
(4)将上述干燥后的球形胚体于600℃下烘烧30min。
(5)将经过预烧处理的胚体继续进行升温，焙烧温度在900℃时保温30min左右，然后继续缓慢升温，焙烧温度在1050℃时保温30min左右。
(6)将焙烧结束后的球体随炉冷却至70℃以下，得到复合金属氧化物除磷吸附剂。
实施例3：
原料为：氧化铝200g，氧化铁200g，氧化钙200g，膨润土30g，共630g。
具体制备步骤如下：
(1)将上述配方中的所有原料进行粉碎、研磨并过100目筛处理。
(2)将上述原料进行混合，混合均匀后，将原料加入糖衣机，然后在40r/min～90r/min的转速边喷水雾边加料，制成1mm左右的球形胚体。
(3)将上述制成的球形胚体置于102℃烘箱中烘干4h以上。
(4)将上述干燥后的球形胚体于600℃下烘烧30min。
(5)将经过预烧处理的球形胚体继续进行升温，焙烧温度在900℃时保温30min左右，然后继续缓慢升温至焙烧温度在1150℃时保温30min左右。
(6)将焙烧结束后的球体随炉冷却至70℃以下，得到复合金属氧化物除磷吸附剂。
实施例4：
原料为：氧化铝400g，氧化铁200g，氧化钙200g，膨润土40g，共840g。
具体制备步骤如下：
(1)将上述配方中的所有原料进行粉碎、研磨并过100目筛处理。
(2)将上述原料进行混合，混合均匀后，将原料加入糖衣机，然后在40r/min～90r/min的转速边喷水雾边加料，制成1mm左右的球形胚体。
(3)将上述制成的球形胚体置于102℃烘箱中烘干4h以上。
(4)将上述干燥后的球形胚体于600℃下烘烧30min。
(5)将经过预烧处理的球形胚体继续进行升温，焙烧温度在900℃时保温30min左右，然后继续缓慢升温至焙烧温度在1150℃时保温30min左右。
(6)将焙烧结束后的球体随炉冷却至70℃以下，得到复合金属氧化物除磷吸附剂。
发明人对上述实施例1-4中制成的复合金属氧化物除磷吸附剂进行吸附性能测定，10h后的吸附量为25mg/g～40mg/g。
Claims (2)
1.一种复合金属氧化物除磷吸附剂，其特征在于，制得的该复合金属氧化除磷吸附剂由主干材料和辅助材料组成，其中：
主干材料以下原料按重量百分比构成：氧化铝35～50％，氧化铁25～35％，氧化钙25～35％，原料的重量百分比之和为100％；
辅助材料选择膨润土作为黏结剂，其用量为主干材料重量的3～5％。
2.权利要求1所述的复合金属氧化物除磷吸附剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)原料预处理：将配方中的主干材料和辅助材料的所有原料进行粉碎、研磨处理并过100目筛。
(2)胚体成型：将上述粉碎、研磨和过筛后的原料进行混合，混合均匀后，将原料加入糖衣机，然后在一定转速下边喷水雾边加料，将其制成所需直径的球形胚体，待用，原料与水的体积比控制在13：1；
(3)胚体干燥：将上述制成的球形胚体于室温下自然干燥48h，或将其置于102℃的温度烘干4h以上，使球形胚体中水分蒸发，具有一定成型强度；
(4)预烧处理：将上述干燥后的球形胚体于600℃下烘烧30min，使胚体中的结晶水完全挥发，球形胚体内外预热一致；
(5)焙烧处理：将经过预烧处理的球形胚体继续进行升温焙烧，焙烧温度900℃，保温30min，然后继续缓慢升温至1050～1150℃之间，保温30min；
(6)冷却制成：将焙烧结束后的球体随炉冷却至70℃以下，即得到复合金属氧化物除磷吸附剂。
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