CN108554372A - 采用铝盐改性陶土去除水中磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用铝盐改性陶土去除水中磷的方法,发明方法适于吸附废水中的各种无机磷和多数有机磷,且60‑120分钟即可接近吸附饱和,饱和磷吸附量可达21.0061mg/g,相较于其他天然矿物都具有一定的优势。陶土作为一种天然矿物本身就具有数量大,价格低廉,环保易循环的优势,铝盐同样作为一种低廉的原料,陶土经过铝盐的改性后吸附量大大提升。

Description

采用铝盐改性陶土去除水中磷的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及除磷吸附领域,具体涉及一种采用铝盐改性陶土去除水中磷的方法。
背景技术
[0002] 磷常常以磷酸盐形式存在,包括有机磷酸盐,无机磷酸盐(正磷酸盐)和聚磷酸盐。 它是大多数生态系统中有机物生长所必需的,常常是限制性的养分,因为它是造成水体富 营养化的主要原因。废水中磷的去除已被广泛研究,天然矿物或工业生产废物的除磷利用 受到很大的关注。
[0003] 去除磷的机理主要是物理吸附,化学沉淀和生物作用。低廉的生物方法无二次污 染,但出水稳定性较差,对外部环境也敏感。化学除磷的方法中,混凝一直是主流技术,混凝 法对磷具有较好的处理效果,但由此产生的废物却无法进行回收利用。因此物理吸附在除 磷过程中越来越被重视,而在吸附法中,选择磷去除能力强、成本低廉的吸附剂是关键。活 性铝、沸石因具有较大的比表面积,专性吸附,多孔等优点而被广泛使用,但不足的是这些 原材料价格较高,而且沸石难解析磷。而本文所采用的陶土属于天然矿物,具有价格较低和 吸附能力较高的优势,而且经过铝盐的改性,陶土的吸附能力更是大大提高,在处理污水中 磷含量时具有很大的潜力。
发明内容
[0004] 针对上述问题,本发明采用铝盐改性陶土颗粒,大大提升其吸附量,低的解吸率, 也不会产生二次污染,本身铝盐和陶土的价格就很低,并且能够达到以废制废的目的。
[0005] 本发明提供的技术方案是:
[0006] 1)改性溶液的配置:
[0007] 将0.48mol/L的NaOH溶液在60°C剧烈搅拌下逐滴加入〇.2mol/L的AlCh溶液中,直 到0H7A13+达到2.4,在60°C老化24小时后在常温下老化24小时,得到所需[A11304 (0H) 24H20)12]7+溶液。
[0008] 2)改性过程:
[0009] 在10-6(TC下,将0.3mol/L铝盐溶液和陶土进行混合,陶土投加量33 • 3g/L,随后进 行持续搅拌24h,静置24h后过滤,最后放入烘箱,在80°C下干燥过夜,过1〇〇目筛,得改性陶 土,放入干燥器备用。
[0010] 3) pH值调节:
[0011] 依据陶土颗粒表面性质的不同,利用稀酸将含磷溶液的pH值调节至3-5之间的某 一数值,以保证陶土颗粒表面zeta电位有利于其对磷的吸附。
[0012] 4)温度调节:
[0013] 依据陶土的热力学性质,控制其吸附温度,以保证有利于陶土对磷吸附时其放热 反应的进行。
[0014] 5)除磷过程:
[0015] 将0.2g的上述改性陶土加入浓度为10-50mg (P) /L的lOOmL含磷溶液中进行静态吸 附,溶液的pH为3-11,在温度为15-40 °C下以120r/min的速度进行恒温振荡,l〇min-3.5h后 过〇.45wn滤膜。
[0016]与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0017] (1)工艺简单、成本低,易于工业应用:本发明方法不包含复杂的化学过程,除改性 所需化学试剂和少量的稀酸用来调节PH外不需使用化学药品。本发明方法比传统磷吸附方 法相比环节大为简化、相关的水处理设施也大幅减少,可大大降低除磷成本、便于工业应 用。
[0018] (2)适用性强、磷吸附速度快:本发明方法适于吸附废水中的各种无机磷和多数有 机憐,且60-120分钟即可接近吸附饱和,饱和憐吸附量可达21.0061mg/g,相较于其他天然 矿物都具有一定的优势。
[0019] (3)本发明方法利用陶土颗粒作为磷吸附剂,属于以废制废,成本低廉,且使用过 的陶土颗粒还可通过回收利用过程多次循环使用,因此具有显著的经济效益和环境效
[0020] (4)本发明采用铝盐改性废弃陶土粉具有很好的磷去除能力,其磷吸附量由原来 未改性陶土的13 • 6212mg (P) /g增加到21 • 0061mg (P) /g,吸附量提高65%。
[0021] (5)本发明采用铝盐改性陶土适合运用于pH为3-11的环境中,具有较强的抗酸冲 击能力。
附图说明
[0022]图1为本发明陶土在25°C,初始磷浓度为50mg/L,投加量为2g/L的情况下,以120r/ min的转速持续震荡75分钟,在不同PH时陶土对磷酸盐溶液的去除率。
[0023]图2为本发明在25°C,磷含量为50mg/L的含磷溶液中添加2g/L陶土颗粒,以120r/ min持续震荡210分钟,磷的吸附历时曲线。
[0024]图3为改性陶土的zeta电位随pH值的变化曲线。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0026] 陶土预处理:
[0027] 将陶土经过多次磁选、球磨和筛分,获得平均粒径彡0.15mm的陶土微粒,具体方法 是:首先将陶土过100目筛,加水湿润,将湿润陶土置于振荡器中,以140r/min的速度震荡2 小时,随后抽滤,重复此步骤2次,洗去多余的杂质,随后放入烘箱以8(TC干燥5小时,防潮保 存备用。
[0028] 2、铝盐溶液的配置:
[0029] 所述铝盐[AU4 (0H) 2此0) 12]7+配置过程为将〇.48tnol/L的NaOH溶液在60°C剧烈 搅拌下逐滴加入0.2mol/L的A1C13溶液中,直到〇H_/Al3+达到2.4,在60°C老化24小时后在常 温下老化24小时,得到所需铝盐。
[0030] 3、陶土改性:
[0031] 在 10-6(TC 下,将0_3m〇l/L[Al1304(0H)24H20)12]7+溶液和陶土边搅拌边进行混合, 陶土投加量为33 • 3g/L,随后搅拌24h,静置24h后过滤,最后放入烘箱,在80°C下干燥过夜, 过100目筛,得改性陶土,放入干燥器备用。
[0032] 4、改性陶土的除磷: 将0 •2g的上述改性陶土加入浓度为5〇mg (P) /L的lOOmL含磷溶液中进行静态吸附, 溶液的pH为3-11,在温度为15-4(TC下以120r/min的速度进行恒温振荡,10min_3.5h后过 〇.45um滤膜。用钼锑抗分光光度法测滤液中的磷浓度,测得改性陶土对磷的饱和吸附量为 21.8314mg(P)/g。
[0034]图1为本发明陶土在25 °C,初始磷浓度为50mg/L,投加量为2g/L的情况下,以120r/ min的转速持续震荡75分钟,在不同PH时陶土对磷酸盐溶液的去除率。
[0035]图2为本发明在25 °C,隣含量为50mg/L的含隣溶液中添加2g/L陶土颗粒,以120r/ min持续震荡210分钟,磷的吸附历时曲线。由图可知,陶土颗粒在前2〇分钟磷吸附最快,然 后逐渐变慢,约在75分钟时接近饱和磷吸附,饱和吸附量为21.8341nig/g。
[0036]图3为改性陶土的zeta电位随pH值的变化曲线,从中可以发现改性陶土吸附前后 零电位点(即表面zeta电位为零时的pH值)分别为是pH=5.34和PH=1.97,吸附后零点电位 向左移动。
[0037]以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,任何熟 悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,依据本发明的技术实质,对以上实 施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之 内。

Claims (4)

1. 一种采用铝盐改性陶土去除水中磷的方法,其特征在于:包括以下步骤: 1) 改性过程: 在10-6(TC下,将0 • 3mol/L铝盐溶液和陶土进行混合,陶土投加量33.3g/L,随后进行持 续搅拌24h,静置24h,过滤,用蒸馏水冲洗直至滤液用AgN03检测无氯离子,最后放入烘箱, 在8(TC下干燥过夜,过100目筛,得改性陶土,放入千燥器备用; 2) 除磷过程: 将上述改性陶土加入含磷溶液中进行静态吸附;所述改性陶土的加入量为每〇. 2g的上 述改性陶土加入浓度为10_5〇mg (P) /L的100mL含磷溶液中进行静态吸附;溶液的PH为3-11, 在温度为15-40°C下以120r/min的速度进行恒温振荡,l〇min-3 • 5h后过0 • 45mi滤膜。
2. 根据权利要求1所述利用铝盐改性陶土去除水中磷的方法,其特征在于:所述铝盐选 用[Ali3〇4 (0H) 2此0) 1S]7+,其配置过程为:将0 • 48mol/L的NaOH溶液在6(TC剧烈搅拌下逐滴 加入0.2mol/L的AlCh溶液中,直至lj0H7Al3+达到2.4,在60°C老化24小时后在常温下老化24 小时,得到所需铝盐。
3.根据权利要求1或2所述利用铝盐改性陶土去除水中磷的方法,其特征在于:在陶土 改性前先进行预处理:将陶土进行研磨,加水湿润后震荡2小时,过滤,重复2次,洗去陶土中 多余的杂质,而后80°C干燥,过100目筛,置干燥器中备用。
4.根据权利要求1所述的采用铝盐改性陶土去除水中磷的方法,其特征在于:利用稀酸 将含磷溶液的pH值调节至3_5之间的某一数值,以保证陶土颗粒表面zeta电位有利于其对 磷的吸附。
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