CN113371782A - 一种用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料，其是将多孔吸附材料先用疏水性改性剂在30~50℃下等体积浸渍烘干，然后用亲水性改性剂在30~50℃下等体积浸渍烘干，最后用盐溶液在50~80℃下等体积浸渍干燥制得；本发明材料可以制备成由两侧的筛网和中间的改性多孔吸附材料层形成板状过滤块的过滤组件，过滤组件用于处理磷石膏渣场浸滤液能较好的吸附其中的重金属和阴离子成分，降低浸滤液的重金属、有毒有害阴离子等物质的浓度，其吸附作用时间长、吸附容量较大、成本较低、制备工艺简单易工业化应用，处理后的磷石膏浸滤液符合《地下水质量标准》标准规定的3类水体标准，吸附的重金属和阴离子成分可以解析作为二次资源使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料，属于高浓度有毒有害污水处理领域。
背景技术
磷石膏是磷化工发展的重要制约因素，磷石膏是磷化工生产的固体废弃物，除了磷和氟，还含有磷酸、硅、镁、铁、铝及有机杂质等。磷、氟及游离酸具有腐蚀性，长期堆存会污染环境。就目前国内生产企业而言，大部分磷石膏仍以简单堆存为主，国内磷石膏的累计堆存量已超过 250 Mt，不仅占用大量土地，而且渣场的维护和运营成本费用高昂。按生产1t 湿法磷酸［以w( P2O5 ) 100% 计］产生4. 5～5. 0t磷石膏，国内生产企业每年排出的磷石膏将超过50Mt。以堆高10m计算，占地1.66 ×107 m2，若存堆10年，堆场建设费用按每吨磷石膏3元/a计，需耗资15亿元。磷石膏从生产地往渣场外运的费用按最少15元/t 计算，每年磷石膏运输费用高达7. 5亿元以上。目前，80%以上的磷石膏均处于堆积状态，在国内形成了许许多多的磷石膏渣堆场，虽然大部分堆场做了防渗措施，但是在雨水和地表径流的冲刷下，许多有害成分，如：磷、氟、重金属被富集到浸滤液中，浸滤液中的有害成分是磷石膏中的百倍以及上千倍，虽然许多渣场做了许多防渗措施，但是浸滤液的的存在，始终威胁到了生态环境和地下水安全，万一发生泄露，将会严重威胁渣场周围的土壤和地下水安全，从而威胁到人类生命安全。
一种尾矿库用渗滤液收集装置及渗滤液处理系统，包括：渗滤液收集部，延伸至所述尾矿库的堆体内部，将所述堆体内部的渗滤液导出；渗滤液储存腔，与所述渗滤液收集部相连通，用于收集所述渗滤液收集部导出的渗滤液。通过延伸至尾矿库其堆体内部的渗滤液收集部，可以有效地收集尾矿库内部的渗滤液，从而有效地提高渗滤液收集装置的渗滤液收集能力，防止渗滤液在尾矿库内部下渗，污染环境的问题。一种协同处理填埋场渗滤液和焚烧发电厂渗滤液的方法，申请号201710779946.6，将焚烧发电厂渗滤液和填埋场渗滤液进行预处理；将所述焚烧发电厂渗滤液和所述填埋场渗滤液预处理得到的出水进行混合，得到混合液；将所述混合液依次进行生化处理和深度处理；可以将填埋场渗滤液与生活垃圾焚烧发电厂渗滤液进行协同处理，应用现有生活垃圾焚烧发电厂渗滤液的工艺线，不需额外投建工艺线，节省了投资成本。但是至今为止，磷石膏渣场渗滤液问题依然没有很好的处理处置方法；磷石膏渣场的渗滤液问题严重威胁了生态环境安全。
发明内容
本发明提供了一种用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料，其是将多孔吸附材料先用疏水性改性剂在30~50℃下等体积浸渍，45~55℃下烘干，然后用亲水性改性剂在30~50℃下等体积浸渍，45~55℃下烘干，最后用盐溶液在50~80℃下等体积浸渍，45~55℃下干燥制得。
所述多孔吸附材料为活性炭、石墨烯、多孔硅、沸石、分子筛、多孔羟基磷灰石、纳米材料中的一种或几种。
所述疏水性改性剂为1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰基）亚胺盐（[Bmim][Tf2N]）、1-丁基-1-甲基吡咯烷三氟甲磺酸盐、1-（2-羟基乙基）-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰基）亚胺盐（[EmimOH][Tf2N]）、1,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐（[MMim]PF6）、1-丁基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐（[BMIm]TsO）。
所述亲水性改性剂为1-丙基-3-甲基咪唑氯盐（[PMIm]Cl）、四乙基氢氧化铵（[N2,2,2,2]OH）、1-胺丙基-3-甲基咪唑硝酸盐 （[APMIm]NO3）、1-丙基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐（[PrSO3HMIm]HSO4）、N-己基吡啶溴盐（[Hpy]Br）。
所述盐溶液为质量浓度1~20%的氯化铁溶液、氯化铝溶液、氯化钡溶液、硫酸铝溶液、碳酸铝溶液、硫酸铵溶液中的一种。
本发明另一目的是将上述用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料应用在制备过滤组件中，过滤组件由两侧的筛网和中间的改性多孔吸附材料层形成的板状过滤块；中间的改性多孔吸附材料层可更换；
上述离子液体均为常规市售产品或按常规方法制得的产物。
所述筛网上孔的孔面积为0.1mm2~5mm2。
在磷石膏渣场浸滤液过滤中，进水量控制在1~15m3/h，温度控制在25~45℃，pH控制在3~7。
吸附的重金属和阴离子成分可以解析作为二次资源使用，改性多孔吸附材料解析条件为温度50~100℃，pH=1~3。
本发明的技术效果和优点：
本发明过滤组件用于处理磷石膏渣场浸滤液能较好的吸附其中的重金属和阴离子成分，降低浸滤液的重金属、有毒有害阴离子等物质的浓度，其吸附作用时间长、吸附容量较大、成本较低、制备工艺简单，易工业化应用，处理后的磷石膏浸滤液符合《地下水质量标准》标准规定的3类水体标准，吸附的重金属和阴离子成分可以解析作为二次资源使用。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：本用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料是将活性炭与1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰基）亚胺盐（[Bmim][Tf2N]）在35℃、300rpm下等体积震荡浸渍8h后45℃烘干，然后再将干燥后产物用1-丙基-3-甲基咪唑氯盐[PMIm]Cl在35℃、300rpm下等体积震荡浸渍8h后50℃烘干；最后用质量浓度2%的硫酸铵溶液在50℃下等体积超声浸渍50℃干燥后的活性炭1h，50℃烘干制得改性多孔吸附材料。
将上述改性多孔吸附材料制成过滤组件，即由两侧的筛网和中间的改性多孔吸附材料层制成板状过滤块，其中筛网上孔的孔面积为2mm2；
采用过滤组件过滤磷石膏渣场浸滤液，滤液主要成分为Al 1329mg/L、As1.563mg/L、B 3.501mg/L、Mg 442.2mg/L、Mn 109.6mg/L、Na 870mg/L、P 3192mg/L、Pb0.8mg/L；通过过滤板的进水流量控制在1m3/h，温度控制在25℃，pH控制在3.2；
过滤后出水结果：Al为1.2mg/L，As为0.2mg/L，B为0.1mg/L，Mg为1.0mg/L，Mn为0.8mg/L，Na为0.8mg/L，P为10.2mg/L，Pb为0.1mg/L。
实施例2：本用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料是将活性炭、多孔硅与1-（2-羟基乙基）-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰基）亚胺盐（[EmimOH][Tf2N]）在40℃下等体积超声浸渍5h后45℃烘干，然后再将干燥后产物用1-胺丙基-3-甲基咪唑硝酸盐（[APMIm]NO3）在30℃下等体积超声浸渍5h后55℃烘干；最后质量浓度20%的硫酸铝溶液在60℃下等体积超声浸渍55℃干燥后的材料4h，55℃烘干制得改性多孔吸附材料；
将上述改性多孔吸附材料制成过滤组件，即由两侧的筛网和中间的改性多孔吸附材料层制成板状过滤块，其中筛网上孔的孔面积为5mm2；
采用过滤组件过滤磷石膏渣场浸滤液，滤液主要成分为Al 1329mg/L、As1.563mg/L、B 3.501mg/L、Mg 442.2mg/L、Mn 109.6mg/L、Na 870mg/L、P 3192mg/L、Pb0.8mg/L；通过过滤板的进水流量控制在5m3/h，温度控制在45℃，pH控制在7；
过滤后出水结果：Al为12.5mg/L，As为0.1mg/L，B为0.2mg/L，Mg为2.3mg/L，Mn为2.4mg/L，Na为6.3mg/L，P为11.3mg/L，Pb为0.1mg/L。
实施例3：本用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料是将沸石与1-丁基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐（[BMIm]TsO）在40℃、500rpm下等体积浸渍6h后55℃烘干，然后再将干燥后产物用N-己基吡啶溴盐 [Hpy]Br在40℃下等体积超声浸渍3h后50℃烘干；最后用质量浓度10%氯化铁溶液在80℃下等体积超声浸渍50℃干燥后的沸石4h，45℃烘干制得改性多孔吸附材料；
将上述改性多孔吸附材料制成过滤组件，即由两侧的筛网和中间的改性多孔吸附材料层制成板状过滤块，其中筛网上孔的孔面积为3mm2；
采用过滤组件过滤磷石膏渣场浸滤液，滤液主要成分为Al 1329mg/L、As1.563mg/L、B 3.501mg/L、Mg 442.2mg/L、Mn 109.6mg/L、Na 870mg/L、P 3192mg/L、Pb0.8mg/L；通过过滤板的进水流量控制在10m3/h，温度控制在35℃，pH控制在5；
过滤后出水结果：Al为3.4mg/L，As为0.02mg/L，B为0.06mg/L，Mg为1.2mg/L，Mn为0.5mg/L，Na为11.3mg/L，P为20.9mg/L，Pb为0.01mg/L。
Claims (8)
1.一种用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料，其特征在于：将多孔吸附材料先用疏水性改性剂在30~50℃下等体积浸渍，45~55℃下烘干，然后用亲水性改性剂在30~50℃下等体积浸渍，45~55℃下烘干，最后用盐溶液在50~80℃下等体积浸渍，45~55℃下干燥制得。
2.根据权利要求1所述的用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料，其特征在于：多孔吸附材料为活性炭、石墨烯、多孔硅、沸石、分子筛、多孔羟基磷灰石、纳米材料中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料，其特征在于：疏水性改性剂为1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰基）亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷三氟甲磺酸盐、1-（2-羟基乙基）-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰基）亚胺盐、1,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐。
4.根据权利要求1所述的用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料，其特征在于：亲水性改性剂为（1-丙基-3-甲基咪唑氯盐、四乙基氢氧化铵、1-胺丙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丙基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐或N-己基吡啶溴盐。
5.根据权利要求1所述的用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料，其特征在于：盐溶液为质量浓度1~20%的氯化铁溶液、氯化铝溶液、氯化钡溶液、硫酸铝溶液、碳酸铝溶液、硫酸铵溶液中的一种。
6.权利要求1所述的用于磷石膏渣场浸滤液过滤的材料在制备过滤组件中的应用，其特征在于：过滤组件由两侧的筛网和中间的改性多孔吸附材料层形成板状过滤块。
7.根据权利要求6所述的磷石膏渣场浸滤液过滤组件，其特征在于：筛网上孔的孔面积为0.1mm2~5mm2。
8.根据权利要求6所述的磷石膏渣场浸滤液过滤组件，其特征在于：在磷石膏渣场浸滤液过滤中，进水量控制在1~15m3/h，温度控制在25~45℃，pH控制在3~7。
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