CN109550317A - 一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法 - Google Patents

一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法。本发明以杨树木屑、纯化磷酸铁为原料制得滤料用于沼液废水的过滤。具体步骤如下：首先将经过预处理的磷化渣、磷酸和水混合均匀，加热后得到磷酸铁的悬浊液，将其抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；然后将纯化磷酸铁与杨树木屑按比例于粉碎机中混合搅拌，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；最后将混合料放入马弗炉中，在无氧条件下碳化，待降温后，即得到过滤沼液用滤料。本发明充分采用了废弃板材下脚料与危险废物磷化渣为原料，以简单易行的方法制作滤料，此方法属于固废资源化利用，经济环保，实验操作简单易实现，易实现产业化。

Description

一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的 方法
技术领域
本发明属于固体废物资源化技术领域，涉及一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法。
背景技术
随着化石能源的日渐枯竭和环境污染问题的日益加剧，沼气发酵技术因其可再生性和清洁性引起们的注意，越来越多的沼气池在我国被建立起来。沼气池在生产可燃气体的同时也产生厌氧发酵残留物，即沼液和沼渣。对发酵残留物进行有效合理的利用，是实现农村生态化和可持续发展的必然要求。
磷化渣是金属表面磷化过程中所产生的废弃物，其主要成分是磷酸铁和磷酸锌。如果不能及时清除,将严重影响磷化处理质量，轻则在钢铁工件表面形成附着物，重则不能形成磷化膜。企业一般采取堆存或填埋的方式处理磷化渣，经常对环境造成严重污染，因此我国将磷化渣列入危险废物名录。磷化渣纯化后的磷酸铁可作为有机肥中重要的磷源，生物有机质中含有大量腐殖酸，有助于磷酸铁中磷元素的释放（金相灿，王圣瑞，庞燕，太湖沉积物磷形态及pH值对磷释放的影响[J]. 中国环境科学, 2004, 24(6):707-711.）。
板材边角料是板材加工中所产生的肥料。现阶段我国对废旧木材还没有形成回收与循环利用的体系，企业多采取直接焚烧或随意丢弃的处理方式，既造成了环境污染，又浪费了资源。
沼液的过滤技术已经有很多人做出了很有价值的研究，但多采用膜过滤的方式，处理量小，且沼液中的营养元素无法被有效利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法。本发明采用杨树木屑及纯化磷酸铁制备滤料过滤沼液后，滤液直接作为液态肥，滤渣作为固态有机肥，有广阔的市场价值。本发明方法能有效缓解了因为滤液和磷化渣的随意排放而造成的环境压力的问题，同时解决沼液在滴灌过程中容易堵塞滴灌系统问题，而且本发明充分利用两种废弃物中的营养元素，达到了变废为宝的目的。本发明实验操作简单，技术设备要求低，原料价格低廉，为沼液、板材边角料和磷化渣的资源化利用提供一种新的途径。本发明的技术方案具体介绍如下。
本发明提供一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法，包括以下步骤：
(1) 将经过预处理的磷化渣、磷酸和水混合均匀后进行水热反应得到磷酸铁的悬浊液，再
抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；
(2) 将步骤(1)所得到的纯化磷酸铁与杨树木屑按照质量比为1:2~2:1于粉碎机中混合搅拌1~3min，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；
(3) 将步骤(2)中所得到的混合料放入马弗炉中，在无氧条件下，在150~250℃的温度下碳化1.5~4.5h，待降温后，即得到滤料。
上述步骤(1)中，磷化渣、磷酸和水的质量比为10：1：10；水热反应温度为195~205℃，反应时间为1~3h。
上述步骤(1)中，利用真空抽滤机将悬浊液中的液体迅速抽干，并置于烘箱中烘干，防止纯化后的磷酸铁在磷酸的粘性下板结成硬块。
上述步骤(2)中，杨树木屑与纯化磷酸铁的质量比为1:1。
上述步骤(2)中，搅拌速度在24000 ~30000r/min之间。
上述步骤(3)中，温度为200~250℃，碳化时间为2~4h。
上述步骤(3)中，混合料在马弗炉中碳化时，在通入保护气体或者隔绝空气条件下，使杨树木屑完全碳化，以防止混合料在碳化过程中与氧气接触引起燃烧。
本发明中，滤料使用时，滤料需在漏斗中以不小于20N的力压实，防止滤料漂浮。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明充分采用了板材下脚料与危废磷化渣为原料，以简单易行的方法制备过滤沼液的滤料，此方法属于固废资源化利用，具有一定的环境效益，实验操作简单、技术设备要求低，易实现产业化，具有很高的经济价值。
粉碎和碳化过程中磷酸铁会与杨树木屑充分混合，木屑被碳化后具有一定的吸附能力。过滤后，沼液中的有机质被留在上层的滤渣中，有机质、磷酸铁可以与滤渣中的其它物质发酵，从而作为固态有机肥使用。下层滤液可作为液态肥，直接用于农业滴灌。
附图说明
图1是本发明实施例1所得样品的扫描电子显微镜（SEM）照片。
图2是本发明实施例1所得样品的XRD图。
图3是本发明实施例1中沼液过滤前后对比图。
具体实施方式
下面将结合附图和表格对本发明的实施例作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
将经过预处理的磷化渣、磷酸和水按照质量比为10：1：10混合均匀，在200℃的温度下水热反应2h后得到含有纯化磷酸铁的悬浊液，将其抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；将所得到的纯化磷酸铁与杨树木屑按质量比为1:1的比例混合，放入粉碎机中高速搅拌1min，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；将所得到的混合料放入马弗炉中，在200℃下碳化2h，待降温后，即得到滤料；产率为：80.3%。将所得到的滤料在漏斗中压实，可利用真空抽滤机对沼液进行过滤。过滤后的下层滤液采用浊度仪进行浊度检测。过滤量为121mL/min，下层滤液浊度为1.46mg/L。沼液原液中固体悬浮物含量为2934 mg/L，过滤后为1349.64 mg/L，去除率为54%。
本实施例所得的纯化磷酸铁（中间产物）的X射线衍射（XRD）图谱，如图1所示，样品的半峰宽较窄，特征峰明显，基本上没有杂峰，与磷酸铁标准卡片的特征峰基本吻合,说明该磷化渣已经得到纯化。
本实施例所得的纯化磷酸铁（中间产物）的扫描电镜（SEM）图谱，如图2所示，提纯后未聚合的小颗粒磷酸铁直径为3~5 µm，较未提纯样品，颗粒变小。团聚的大颗粒直径为10~13 µm。颗粒堆积在一起，粒径比较均匀。
图3是本发明实施例1中沼液过滤前后对比图。
实施例2
将经过预处理的磷化渣、磷酸和水按比例混合均匀，加热后得到含有纯化磷酸铁的悬浊液，将其抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；将所得到的纯化磷酸铁与杨树木屑按质量比为1:1.5的比例混合，放入粉碎机中高速搅拌1min，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；将所得到的混合料放入马弗炉中，在200℃下碳化2h，待降温后，即得到滤料。产率为：84.2%。将所得到的滤料在漏斗中压实，可利用真空抽滤机对沼液进行过滤。过滤量为97 ml/min，下层滤液浊度为0.94mg/L。沼液原液中固体悬浮物含量为2934 mg/L，过滤后为850.86 mg/L，去除率为71%。
实施例3
将经过预处理的磷化渣、磷酸和水按比例混合均匀，加热后得到含有纯化磷酸铁的悬浊液，将其抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；将所得到的纯化磷酸铁与杨树木屑按质量比为1：0.5的比例混合，放入粉碎机中高速搅拌1min，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；将所得到的混合料放入马弗炉中，在200℃下碳化2h，待降温后，即得到滤料。产率为：72.4%将所得到的滤料在漏斗中压实，可利用真空抽滤机对沼液进行过滤。过滤量为141 ml/min，下层滤液浊度为1.74 mg/L。 沼液原液中固体悬浮物含量为2934 mg/L，过滤后为1437.66 mg/L，去除率为51%。
实施例4
将经过预处理的磷化渣、磷酸和水按比例混合均匀，加热后得到含有纯化磷酸铁的悬浊液，将其抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；将所得到的纯化磷酸铁与杨树木屑按质量比为1:1的比例混合，放入粉碎机中高速搅拌1min，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；将所得到的混合料放入马弗炉中，在250℃下碳化2h，待降温后，即得到滤料。产率为：73.6%，将所得到的滤料在漏斗中压实，可利用真空抽滤机对沼液进行过滤。过滤量为105 ml/min，下层滤液浊度为1.1 mg/L。沼液原液中固体悬浮物含量为2934 mg/L，过滤后为938.88 mg/L，去除率为68%。
实施例5
将经过预处理的磷化渣、磷酸和水按比例混合均匀，加热后得到含有纯化磷酸铁的悬浊液，将其抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；将所得到的纯化磷酸铁与杨树木屑按质量比为1:1的比例混合，放入粉碎机中高速搅拌1min，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；将所得到的混合料放入马弗炉中，在150℃下碳化2h，待降温后，即得到滤料。产率为：84.6%。将所得到的滤料在漏斗中压实，可利用真空抽滤机对沼液进行过滤。过滤量为158 ml/min，下层滤液浊度为1.92 mg/L。沼液原液中固体悬浮物含量为2934 mg/L，过滤后为1643.04 mg/L，去除率为44%。
实施例6
将经过预处理的磷化渣、磷酸和水按比例混合均匀，加热后得到含有纯化磷酸铁的悬浊液，将其抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；将所得到的纯化磷酸铁与杨树木屑按质量比为1:1的比例混合，放入粉碎机中高速搅拌1min，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；将所得到的混合料放入马弗炉中，在200℃下碳化4h，待降温后，即得到滤料。产率为：75.7%。将所得到的滤料在漏斗中压实，可利用真空抽滤机对沼液进行过滤。过滤量为103 ml/min，下层滤液浊度为1.17 mg/L。沼液原液中固体悬浮物含量为2934 mg/L，过滤后为1114.92mg/L，去除率为62%。
表1是本发明各个实施例过滤前后相关数据对比表。
表1
从以上结果可以看出，本发明制备的滤料对沼液的过滤效果较好，可用于工业生产中对沼液的过滤处理。

Claims (5)

1.一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将经过预处理的磷化渣、磷酸和水混合均匀后进行水热反应得到磷酸铁的悬浊液，再抽滤、烘干，得到纯化磷酸铁；
将步骤(1)所得到的纯化磷酸铁与杨树木屑按照质量比为1:2~2:1于粉碎机中混合搅拌1~3min，得到杨树木屑与磷酸铁的混合料；
将步骤(2)中所得到的混合料放入马弗炉中，在无氧条件下，在150~250℃的温度下碳化1.5~4.5h，待降温后，即得到过滤沼液用滤料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，磷化渣、磷酸和水的质量比为10：1：10；水热反应温度为195~205℃，反应时间为1~3h。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，纯化磷酸铁与杨树木屑的质量比为1:1。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，搅拌速度在24000 ~30000r/min之间。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，温度为200~250℃，碳化时间为2~4h。
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