CN110280226A - 水环境除磷材料及合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水环境除磷材料，包括以下组分：活性炭50~60份，铁盐10~20份，铝盐5~10份，石灰10~20份，聚丙烯酸钠2~5份。在活性炭的基础上，同时加入铁盐和铝盐，并配合石灰，提高了活性炭对磷的吸附能力。本发明还公开了一种上述水环境除磷材料的合成方法，包括以下步骤：将活性炭和石灰放入盐酸中搅拌均匀，得悬浊液；对悬浊液持续加热至含水率≤10%，得胶体；向胶体中加入铁盐和铝盐，加水混合搅拌均匀，得混合物；向混合物中加入聚丙烯酸钠和双氧水，温火加热，再取出灼烧碳化，冷却即得水环境除磷材料。

Description

水环境除磷材料及合成方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种水环境除磷材料及合成方法。
背景技术
随着工业的发展和大量废水的不合理排放，目前我国水体环境存在的问题十分显著，尤为突出的是水环境的磷污染，导致水体富营养化问题。
水体中的过量磷主要来源于农药、肥料、农业废弃物、工业废水和生活污水。目前，常用的除磷技术主要有生物法、化学法和吸附法，其中生物法和化学法由于会产生二次污染，只能适用于特定的水环境。吸附法多采用活性炭对水体污染物进行吸附，不会产二次污染，效果更好。
传统的采用吸附法采用单一的活性炭，其吸附能力有限，需投入大量的活性炭才能达到预期的吸附效果，还会产生额外的人力成本。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种吸附能力强的水环境除磷材料。
一种水环境除磷材料，包括以下组分：
活性炭50~60份，
铁盐10~20份，
铝盐5~10份，
石灰10~20份，
聚丙烯酸钠2~5份。
根据本发明提出的水环境除磷材料，在活性炭的基础上，同时加入铁盐和铝盐，并配合石灰，提高了活性炭对磷的吸附能力。
另外，根据本发明提供的环境除磷材料，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述铁盐包括硫酸亚铁、氯化铁和硝酸铁，质量比为2~3:1~3:0.5~1。
进一步地，所述铝盐包括氯化铝、氧化铝和二氧化锰，质量比为2~3:2~5:0.2~0.8。
进一步地，所述石灰包括氢氧化钙和氧化镁，质量比为10:3~5。
本发明的另一个目的在于提出一种所述的水环境除磷材料的合成方法，包括以下步骤：
将活性炭和石灰放入盐酸中搅拌均匀，得悬浊液；
对悬浊液持续加热至含水率≤10%，得胶体；
向胶体中加入铁盐和铝盐，加水混合搅拌均匀，得混合物；
向混合物中加入聚丙烯酸钠和双氧水，温火加热，再取出灼烧碳化，冷却即得水环境除磷材料。
进一步地，所述盐酸的浓度为1~5mol/L。
进一步地，所述对悬浊液持续加热的温度为50~90℃。
进一步地，所述向混合物中加入聚丙烯酸钠和双氧水的步骤中，聚丙烯酸钠和双氧水的质量比为10:2~5。
进一步地，所述温火加热的步骤中，加热的温度为50~60℃。
本发明的有益效果至少包括：
（1）在活性炭的基础上，同时加入铁盐和铝盐，并配合石灰，提高了活性炭对磷的吸附能力；
（2）铁盐采用硫酸亚铁、氯化铁和硝酸铁混合，铝盐采用氯化铝、氧化铝和二氧化锰混合，较采用单一的铁盐或铝盐效果更佳；
（3）石灰采用氢氧化钙和氧化镁混合，能提高活性炭的吸附能力。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
实施例1
一种水环境除磷材料，包括以下组分：活性炭50份，铁盐10份，铝盐5份，石灰10份，聚丙烯酸钠2份。
具体的，所述铁盐包括硫酸亚铁、氯化铁和硝酸铁，质量比为2:1:0.5，所述铝盐包括氯化铝、氧化铝和二氧化锰，质量比为2:2:0.2，所述石灰包括氢氧化钙和氧化镁，质量比为10:3。
根据本发明提出的水环境除磷材料，在活性炭的基础上，同时加入铁盐和铝盐，并配合石灰，提高了活性炭对磷的吸附能力。
上述水环境除磷材料的合成方法，包括以下步骤：
（1）将活性炭和石灰放入盐酸中搅拌均匀，所述盐酸的浓度为1mol/L，保持盐酸能充足，得悬浊液；
（2）对悬浊液持续加热至含水率≤10%，加热的温度为50℃，得胶体；
（3）向胶体中加入铁盐和铝盐，加水混合搅拌均匀，得混合物；
（4）向混合物中加入聚丙烯酸钠和双氧水，聚丙烯酸钠和双氧水的质量比为10:2，温火加热，加热的温度为50℃，再取出灼烧碳化，冷却即得水环境除磷材料。
实施例2
一种水环境除磷材料，包括以下组分：活性炭60份，铁盐20份，铝盐10份，石灰20份，聚丙烯酸钠5份。
具体的，所述铁盐包括硫酸亚铁、氯化铁和硝酸铁，质量比为3:3:1，所述铝盐包括氯化铝、氧化铝和二氧化锰，质量比为3:5:0.8，所述石灰包括氢氧化钙和氧化镁，质量比为10:5。
根据本发明提出的水环境除磷材料，在活性炭的基础上，同时加入铁盐和铝盐，并配合石灰，提高了活性炭对磷的吸附能力。
上述水环境除磷材料的合成方法，包括以下步骤：
（1）将活性炭和石灰放入盐酸中搅拌均匀，所述盐酸的浓度为5mol/L，保持盐酸能充足，得悬浊液；
（2）对悬浊液持续加热至含水率≤10%，加热的温度为90℃，得胶体；
（3）向胶体中加入铁盐和铝盐，加水混合搅拌均匀，得混合物；
（4）向混合物中加入聚丙烯酸钠和双氧水，聚丙烯酸钠和双氧水的质量比为10:5，温火加热，加热的温度为60℃，再取出灼烧碳化，冷却即得水环境除磷材料。
实施例3
一种水环境除磷材料，包括以下组分：活性炭60份，铁盐13份，铝盐7份，石灰19份，聚丙烯酸钠5份。
具体的，所述铁盐包括硫酸亚铁、氯化铁和硝酸铁，质量比为2.2:1.5:0.8，所述铝盐包括氯化铝、氧化铝和二氧化锰，质量比为3:3:0.4，所述石灰包括氢氧化钙和氧化镁，质量比为10:5。
根据本发明提出的水环境除磷材料，在活性炭的基础上，同时加入铁盐和铝盐，并配合石灰，提高了活性炭对磷的吸附能力。
上述水环境除磷材料的合成方法，包括以下步骤：
（1）将活性炭和石灰放入盐酸中搅拌均匀，所述盐酸的浓度为2mol/L，保持盐酸能充足，得悬浊液；
（2）对悬浊液持续加热至含水率≤10%，加热的温度为80℃，得胶体；
（3）向胶体中加入铁盐和铝盐，加水混合搅拌均匀，得混合物；
（4）向混合物中加入聚丙烯酸钠和双氧水，聚丙烯酸钠和双氧水的质量比为10:3，温火加热，加热的温度为60℃，再取出灼烧碳化，冷却即得水环境除磷材料。
对照例1
本对照例与实施例3基本一致，不同之处在于：
铁盐包括硫酸亚铁和氯化铁，质量比为2.2:1.5。
对照例2
本对照例与实施例3基本一致，不同之处在于：
铝盐为氧化铝粉末。
对照例3
本对照例与实施例3基本一致，不同之处在于：
石灰为氢氧化钙。
对照例4
本对照例与实施例3基本一致，不同之处在于：
水环境除磷材料的合成方法的步骤（4）中，向混合物中只加入聚丙烯酸钠。
将以上实施例和对照例所得的水环境除磷材料投入含磷的水中，投放量为每升水投放4g，静置3天，测量水中的磷含量，并对比空白例，结果如表1所示。
表1
分组 磷含量（mg/L） BOD（mg/L） COD（mg/L）
空白例 7.3 34 76
实施例1 0.56 15 55
实施例2 0.61 12 49
实施例3 0.32 11 35
对照例1 0.85 19 56
对照例2 0.68 17 44
对照例3 0.77 20 52
对照例4 0.60 15 52
请参阅表1，对比空白例、实施例1、实施例2和实施例3，可以看出，实施例1~3均取得了良好的除磷效果，其中实施例3的除磷效果最佳；
对比实施例3和对照例1，可以看出，当铁盐中未采用硝酸铁时，其除磷效果较差；
对比实施例3和对照例2，可以看出，当铝盐完全采用氧化铝时，其除磷效果略差；
对比实施例3和对照例3，可以看出，氧化镁配合氢氧化钙对除磷也有一定的促进作用；
对比实施例3和对照例4，可以看出，在合成时，只加入聚丙烯酸钠所得的水环境除磷材料的除磷能力略差。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种水环境除磷材料，其特征在于，包括以下组分：
活性炭50~60份，
铁盐10~20份，
铝盐5~10份，
石灰10~20份，
聚丙烯酸钠2~5份。
2.根据权利要求1所述的水环境除磷材料，其特征在于，所述铁盐包括硫酸亚铁、氯化铁和硝酸铁，质量比为2~3:1~3:0.5~1。
3.根据权利要求1所述的水环境除磷材料，其特征在于，所述铝盐包括氯化铝、氧化铝和二氧化锰，质量比为2~3:2~5:0.2~0.8。
4.根据权利要求1所述的水环境除磷材料，其特征在于，所述石灰包括氢氧化钙和氧化镁，质量比为10:3~5。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的水环境除磷材料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
将活性炭和石灰放入盐酸中搅拌均匀，得悬浊液；
对悬浊液持续加热至含水率≤10%，得胶体；
向胶体中加入铁盐和铝盐，加水混合搅拌均匀，得混合物；
向混合物中加入聚丙烯酸钠和双氧水，温火加热，再取出灼烧碳化，冷却即得水环境除磷材料。
6.根据权利要求5所述的水环境除磷材料，其特征在于，所述盐酸的浓度为1~5mol/L。
7.根据权利要求5所述的水环境除磷材料，其特征在于，所述对悬浊液持续加热的温度为50~90℃。
8.根据权利要求5所述的水环境除磷材料，其特征在于，所述向混合物中加入聚丙烯酸钠和双氧水的步骤中，聚丙烯酸钠和双氧水的质量比为10:2~5。
9.根据权利要求5所述的水环境除磷材料，其特征在于，所述温火加热的步骤中，加热的温度为50~60℃。
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