CN110327875A - 一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法 - Google Patents

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金刚
邹灿
华河林
李文
王国宁
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Abstract

本发明涉及废水处理的技术领域，特别是涉及一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法，提高对磷的吸附效果，降低成本；包括以下步骤：(1)将5.0mol/L的NaOH溶液中加到0.1mol/L的Ce(SO4)2溶液中，形成混合溶液，并且使混合溶液pH值大于10，发生沉淀反应，形成浑浊溶液；(2)对浑浊溶液内部沉淀进行抽滤，抽滤过程中用去离子水淋洗数次，然后置于90℃烘箱内干燥24h后，取出研磨而后过滤，得到氧化铈并放于干燥处密封储存；(3)氧化铈置于含铈硫酸溶液中，将沸石放入含铈的硫酸溶液中浸渍，用氢氧化钠溶液中和；(4)捞出沸石，并且高温焙烧处理沸石；(5)焙烧后沸石通过稀硫酸溶液浸渍转变成HCO‑MZ吸附剂。

Description

一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法
技术领域
本发明涉及废水处理的技术领域，特别是涉及一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法。
背景技术
众所周知，磷污染会导致严重的富营养化，不仅会影响江河湖泊的水体质量，而且还极有可能危害人类健康。传统的除磷的方法是生物法和化学法。生物法进行除磷工艺受污水的温度、pH等影响大，对污水中有机物的浓度(BOD)依赖性很强；化学法除磷消耗大量的人工合成药物，产生的污泥量很大，难以处理。吸附法除磷弥补了以上方法的不足，吸附除磷使得磷在吸附剂表面附着、离子交换或络合沉淀，实现磷从废水中的分离，并进一步通过解吸过程回收磷资源。
我国是稀土资源大国，Ce元素丰度最高，作为稀土元素中的一员，具有独特的4f电子结构，其氧化物被广泛用于各种吸附剂、催化剂和脱色剂。氧化铈溶于水中形成水合氧化铈，对磷酸根具有很强的吸附性。氧化铈通过一定的方式负载于沸石上，可实际运用在污水处理工艺，特别是对于一些提标改造工程中磷的深度处理工艺。除此之外，负载于沸石表面的氧化铈在较宽PH范围对磷酸根都具有高效的吸附性，因此可运用于酸碱废水中磷的去除。
HCO-MZ吸附剂除磷机制在于磷酸根同HCO上的表面羟基置换发生配位化学吸附而从水体中去除。HCO-MZ吸附剂对磷酸根吸附能力大小与溶液中PH值密切相关，在PH值4-8之间可以保持较高的吸附性，反应原理如下：
Ce-OH+H2PO4-----Ce-H2PO4+OH-
Ce-OH+HPO42-----Ce-HPO4+OH-
在PH值为4-8范围内，H2PO4-被吸附时会有OH-释放，溶液的PH升高，PH＞7时，溶液中开始出现高价的HPO42-，此时HCO表面已带有负电荷，但PH升高到8时，磷的吸附仍然保持在较高的水平。这是因为HPO42-所占的比例还很低，而HCO表面与HPO42-和H2PO4-发生的配位化学吸附作用力要远大于相互之间的静电斥力，两者间相互配位结合的状态更稳定，从而是HCO-MZ吸附剂对磷酸根的吸附量保持相对稳定。但当PH大于8时，HCO表面的负电荷不断减少，HPO42-所占的比例越来越多，与HCO表面的负电荷的斥力越来越大，使得对磷的吸附量不断减小。
现有的HCO-MZ吸附剂一般采用以下方式：准确称取六水合氯化铈和无水碳酸钠置于球尼龙磨罐中，加入钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨后，取出球磨料和磨球在鼓风干燥箱里50℃干燥3小时后，再球磨1.5小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以5℃/min的升温速度从室温升温至900℃后，保温，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得氧化铈，然后再进行浸渍处理得到HCO-MZ吸附剂，这种方式制备得到的HCO-MZ吸附剂对磷吸附性较差，整体对磷吸附率在80％左右，远远低于理想水平。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高对磷的吸附效果，降低成本的负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法。
本发明的一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5.0mol/L的NaOH溶液中加到0.1mol/L的Ce(SO4)2溶液中，形成混合溶液，并且使混合溶液pH值大于10，发生沉淀反应，形成浑浊溶液；
(2)对浑浊溶液内部沉淀进行抽滤，抽滤过程中用去离子水淋洗数次，然后置于90℃烘箱内干燥24h后，取出研磨而后过滤，得到氧化铈并放于干燥处密封储存；
(3)氧化铈置于含铈硫酸溶液中，将沸石放入含铈的硫酸溶液中浸渍，用氢氧化钠溶液中和，水合氧化铈沉积在沸石表面；
(4)捞出沸石，并且高温焙烧处理沸石；
(5)焙烧后沸石通过稀硫酸溶液浸渍转变成HCO-MZ吸附剂。
本发明的一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法，所述步骤(1)过程中需进行常温搅拌。
本发明的一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法，所述步骤(2)中过滤得到粒径小于0.1mm的氧化铈颗粒。
与现有技术相比本发明的有益效果为：通过高温焙烧处理使Ce以较强的键合作用负载在沸石表面，保证在除磷过程中Ce不会从沸石表面脱落，而通过高温处理后的水合氧化铈失去表面活性羟基变成CeO2，保证长期与水接触时HCO-MZ吸附剂的稳定性，并且对磷吸附率大大提高，降低成本。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例：
将5.0mol/L的NaOH溶液中加到0.1mol/L的Ce(SO4)2溶液中，形成混合溶液，并且使混合溶液pH值大于10，常温搅拌发生沉淀反应，形成浑浊溶液，对浑浊溶液内部沉淀进行抽滤，抽滤过程中用去离子水淋洗数次，然后置于90℃烘箱内干燥24h后，取出研磨而后过滤，得到粒径小于0.1mm氧化铈并放于干燥处密封储存，氧化铈置于含铈硫酸溶液中，将沸石放入含铈的硫酸溶液中浸渍，用氢氧化钠溶液中和，水合氧化铈沉积在沸石表面，捞出沸石，并且高温焙烧处理沸石，焙烧后沸石通过稀硫酸溶液浸渍转变成HCO-MZ吸附剂。
对比例：
准确称取六水合氯化铈和无水碳酸钠置于球尼龙磨罐中，加入钇锆氧化陶瓷磨球，在行星球磨机上球磨后，取出球磨料和磨球在鼓风干燥箱里50℃干燥3小时后，再球磨1.5小时，球磨得到的产物直接放入马弗炉以5℃/min的升温速度从室温升温至900℃后，保温，随炉冷却至室温，再洗涤，过滤，干燥，即得氧化铈，然后再进行浸渍处理得到HCO-MZ吸附剂。
通过上述两种方式制得的HCO-MZ吸附剂对磷吸收率如下表：
实施例 对比例
对磷吸收率(％) 99 80
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将5.0mol/L的NaOH溶液中加到0.1mol/L的Ce(SO4)2溶液中，形成混合溶液，并且使混合溶液pH值大于10，发生沉淀反应，形成浑浊溶液；
(2)对浑浊溶液内部沉淀进行抽滤，抽滤过程中用去离子水淋洗数次，然后置于90℃烘箱内干燥24h后，取出研磨而后过滤，得到氧化铈并放于干燥处密封储存；
(3)氧化铈置于含铈硫酸溶液中，将沸石放入含铈的硫酸溶液中浸渍，用氢氧化钠溶液中和，水合氧化铈沉积在沸石表面；
(4)捞出沸石，并且高温焙烧处理沸石；
(5)焙烧后沸石通过稀硫酸溶液浸渍转变成HCO-MZ吸附剂。
2.如权利要求1所述的一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)过程中需进行常温搅拌。
3.如权利要求2所述的一种负载于沸石的新型高效除磷药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中过滤得到粒径小于0.1mm的氧化铈颗粒。
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