CN110694585A - 一种锆改性赤泥除磷吸附剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种锆改性赤泥除磷吸附剂的制备方法属于吸附剂材料制备领域，以及废水净化技术领域。制备步骤是将赤泥充分烘干，按锆与赤泥的质量比0.1～0.5(最优值为0.4)加入去离子水搅拌混合均匀呈泥浆状。将混合均匀的溶液放入烘箱中充分烘干，烘干后破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，筛分至100目。该吸附剂对水中磷酸盐的吸附量达到32.8667mg/g。本发明具有实现固体废物再利用和开发废水处理新材料的双重意义。

Description

一种锆改性赤泥除磷吸附剂的制备方法
技术领域
本发明属于吸附剂材料制备领域，以及废水净化技术领域，具体涉及一种对磷酸盐的吸附具有低成本高效能的锆改性赤泥吸附剂的制备方法。
背景技术
磷是水生物生长的重要元素之一，但是水体中过量的磷会引起江河、湖泊的富营养化，严重影响了生态平衡和人类生活。因此，有效的控制水体的富营养化是急需解决的问题之一。目前，处理水体中磷酸盐的方法主要包括离子交换法、生物法、化学沉淀法和吸附法等。其中，吸附法因其操作简单、速度快、吸附剂可再生反复使用等优点而备受关注。
目前关于磷酸盐处理的吸附剂主要有活性炭、沸石、硅藻土、复合材料等。CN108671889A中公开了一种利用松针为原料，进行改性处理制备活性炭并用作污水除磷吸附剂的方法。CN102527328A中公开了一种以沸石和硅藻土为原料，通过化学处理和高温活化进行改性处理从而制备污水除磷材料的方法。CN102441365A中公开了一种将剥离的ZnAl层状双金属氢氧化物胶体溶液与高分子溶液通过静电作用或接枝作用复合得到磷吸附材料的制备方法，但这些吸附剂大多由于吸附量小或吸附剂成本高等问题限制了其推广使用。因此，制备价格低廉且吸附能力强的吸附剂成为亟待解决的问题。
为了寻找价格低廉的吸附剂原料，越来越多的学者将目光投注在工业副产物和农业废弃物上。赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的一种碱性很强工业废物(pH＝10－13)，每生产1t氧化铝可产生1.0～1.3t的赤泥，我国赤泥的累计堆存量高达数亿吨，大量赤泥堆放不仅占用了大量的土地，而且严重影响生态环境。赤泥不仅含有大量的钙、铝、铁、硅等活性金属氧化物，而且还具有多孔结构，这些特性使得赤泥成为一种可行的吸附剂材料。然而，原赤泥对磷的吸附能力较弱，需要通过改性提高其除磷能力。
锆氧化物或氢氧化物对水中的磷酸盐具有较强的固定能力，近年来，锆改性材料作为除磷剂取得了显著的效果。CN105032348A中公开的锆改性污泥吸附剂研究表明，改性后的污泥对废水中磷酸盐的能力大大提高。CN10349390A中公开了一种氧化锆改性活性炭去除磷酸盐吸附剂的制备方法。CN107754756A中公开了一种除磷膨润土的制备方法，该专利以无机锆盐水溶液为改性试剂，制备羟基锆改性膨润土吸附材料。而利用锆氧化物或者氢氧化物对赤泥进行改性处理的方法至今仍未见报道，在此基础上，本发明公布一种制备新型锆改性赤泥除磷吸附剂的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有赤泥大量堆存无法得到有效处理和利用的现状，结合水中磷酸盐难以治理的问题热点，提供一种制备新型的锆改性赤泥吸附剂的方法。该方法步骤简单、快速、高效，所获得的锆改性赤泥吸附剂对磷酸根有快速高效的去除效果，同时实现赤泥废物利用和废水处理。
本发明通过以下技术方案来实现：
(1)将工业废弃物赤泥在烘箱中充分烘干，研磨，筛分(优选至50目)备用。
(2)将锆的水溶性化合物(优选氧氯化锆)和赤泥按锆与赤泥的质量比0.1～0.5(最优值为0.4)加入去离子水搅拌混合均匀呈泥浆状。
(3)将混合均匀的溶液放入烘箱中充分烘干，烘干后研磨破碎。
(4)将材料研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，筛分至100目，即得到锆改性赤泥吸附剂。
本发明的优点和特点：
本发明的特点在于利用锆氧化物对赤泥进行改性，经过改性后生成了新的物相Al(OH)3以及无定形的锆基材料，改性后的赤泥比表面积显著增加，从原赤泥的7.77m2·g－1增加到96.97m2·g－1，在相同的吸附条件下，赤泥经过本制备方法的改性，对水中磷酸根的吸附量由1.6mg/g提高到32.8667mg/g，吸附量提高到了20倍之多。
本发明以工业废弃物赤泥为原料，利用锆氧化物对赤泥进行改性，合成了对磷酸根具有较高吸附能力的锆改性赤泥吸附剂，不仅降低了吸附剂的生产成本，而且提高了赤泥的应用价值，实现了赤泥再利用，为赤泥资源化的实际应用提供了更简单高效的利用方法。
附图说明
图1为原赤泥(RM)、实施例6中制备的锆改性赤泥吸附剂(Zr－RM)以及吸附磷酸盐后(Zr－RM－P)的XRD分析图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
称取烘干研磨后的赤泥10g和八水氧氯化锆3.541g共13.541g加入烧杯中。加入去离子水搅拌混合均匀。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过100目筛筛分，即得到锆改性赤泥吸附剂。
将0.05g吸附剂与100ml 10mg/L的磷溶液在pH＝4的条件下反应3h，吸附量为5.4333mg/g。
实施例2
称取烘干研磨后的赤泥10g和八水氧氯化锆7.082g共17.082g加入烧杯中。加入去离子水搅拌混合均匀。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过100目筛筛分，即得到锆改性赤泥吸附剂。
将0.05g吸附剂与100ml 10mg/L的磷溶液在pH＝4的条件下反应3h，吸附量为10.1333mg/g。
实施例3
称取烘干研磨后的赤泥10g和八水氧氯化锆10.623g共20.623g加入烧杯中。加入去离子水搅拌混合均匀。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过100目筛筛分，即得到锆改性赤泥吸附剂。
将0.05g吸附剂与100ml 10mg/L的磷溶液在pH＝4的条件下反应3h，吸附量为12.6333mg/g。
实施例4
称取烘干研磨后的赤泥10g和八水氧氯化锆14.164g共24.164g加入烧杯中。加入去离子水搅拌混合均匀。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过100目筛筛分，即得到锆改性赤泥吸附剂。
将0.05g吸附剂与100ml 10mg/L的磷溶液在pH＝4的条件下反应3h，吸附量为16.1667g/g。
实施例5
称取烘干研磨后的赤泥10g和八水氧氯化锆17.705g共27.705g加入烧杯中。加入去离子水搅拌混合均匀。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过100目筛筛分，即得到锆改性赤泥吸附剂。
将0.05g吸附剂与100ml 10mg/L的磷溶液在pH＝4的条件下反应3h，吸附量为16.1323mg/g。
实施例6
称取烘干研磨后的赤泥10g和八水氧氯化锆14.164g共24.164g加入烧杯中。加入去离子水搅拌混合均匀。将混合均匀的溶液放入105℃烘箱中干燥24h，烘干后研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，经过100目筛筛分，即得到锆改性赤泥吸附剂。
将0.05g吸附剂与100ml 80mg/L的磷溶液在pH＝4的条件下反应3h，吸附量为32.8667mg/g。

Claims (4)

1.一种锆改性赤泥除磷吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将工业废弃物赤泥在烘箱中充分烘干，研磨，筛分至50目备用；
(2)将锆的水溶性化合物和赤泥按锆与赤泥的质量比为0.1～0.5加入去离子水搅拌混合均匀呈泥浆状；
(3)将混合均匀的溶液放入烘箱中充分烘干，烘干后研磨破碎；
(4)将材料研磨破碎，用去离子水洗涤，烘干，研磨，筛分至100目，即得到锆改性赤泥吸附剂。
2.根据权利要求1所述的锆改性赤泥吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的锆的水溶性化合物为氧氯化锆。
3.根据权利要求1所述的锆改性赤泥吸附剂的制备方法，其特征在于，锆与赤泥质量比为0.4。
4.按照如权利要求1所述的一种锆改性赤泥除磷吸附剂的制备方法所制得的改性赤泥在水中去除磷酸根的应用。
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