CN114177882A - 一种改性麦饭石除磷填料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种改性麦饭石除磷填料的制备方法。本发明的技术方案如下：一种改性麦饭石除磷填料的制备方法，包括如下步骤：1)前处理；将麦饭石用蒸馏水冲洗，去除杂质；清理后的麦饭石放入烘箱中，在105℃下烘干2小时；2)一次改性；将前处理完成的麦饭石，放入HCI溶液中进行一次改性；用蒸馏水清洗干净，烘干；3)二次改性；将一次改性后的麦饭石，加入到二次改性溶液中，放入恒温振荡培养箱中，在25℃的温度下以120r/min的速度振荡，经过12h后取出，用蒸馏水清洗至无溶液残留后，放入烘箱中烘干。本发明制备的除磷填料比表面积大，吸附能力强，吸附容量大。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种改性麦饭石除磷填料的制备方法。
背景技术
目前，人们为了追求更好的生活条件，用水量不断增加，随之而来的是，污水排水量也逐渐增长，含有较多的氮磷元素；农村生活污水由于居民居住具有分散性，难于统一起来进行处理，所以，农村的水处理工艺处理的污水还达不到排放标准，污染自然水体，造成水体富营养化，水体富营养化就是当水体排入大量的含磷污水时，水中的藻类植物和浮游生物急剧增加，溶解氧的含量下降，水中的鱼类大量死亡，造成环境恶化，并且该水体也不能作为饮用水源，使水资源短缺更加严重。并且，学者们对于什么原因对引起水体富营养化起关键作用进行了深入研究，确定了大部分的水体富营养化都是由于磷元素导致的。所以，农村污水除磷成为了当前亟待解决的重大问题。
现有的除磷方法主要由生物法、化学反应法、物理吸附法，但是都有其缺陷。生物法除磷效果好，运营成本低，但是需要庞大的构筑物，运行复杂，耗时耗力，受多种因素的影响如温度、水质、水量、pH值、溶解氧。化学法具有高效稳定的除磷效果，但是经过化学药剂处理的污水可能会残留金属离子，造成二次污染，并且会产生大量污泥，需要对污泥进行处理，增加了处理负担。物理吸附法除磷效果稳定，除磷速度快，工艺简单，吸附剂吸附之后可以解吸，吸附剂与磷资源均可回收利用，对比化学、生物除磷、虽可以达到一定除磷效果，但其适用性不全面。
发明内容
本发明提供一种改性麦饭石除磷填料的制备方法，制备的除磷填料比表面积大，吸附能力强，吸附容量大。
本发明的技术方案如下：
一种改性麦饭石除磷填料的制备方法，包括如下步骤：
1)前处理；将麦饭石用蒸馏水冲洗，去除杂质；清理后的麦饭石放入烘箱中，在105℃下烘干2小时；
2)一次改性；将前处理完成的麦饭石，放入HCI溶液中进行一次改性；用蒸馏水清洗干净，烘干；
3)二次改性；将一次改性后的麦饭石，加入到二次改性溶液中，放入恒温振荡培养箱中，在25℃的温度下以120r/min的速度振荡，经过12h后取出，用蒸馏水清洗至无溶液残留后，放入烘箱中烘干。
进一步地，所述的改性麦饭石除磷填料的制备方法，所述二次改性溶液为FeCl3溶液、AlCl3溶液或聚合氯化铝溶液。
进一步地，所述的改性麦饭石除磷填料的制备方法，HCI溶液浓度为1.5-2.5mol/L。
进一步地，所述的改性麦饭石除磷填料的制备方法，二次改性溶液浓度为0.4-0.6mol/L。
本发明的有益效果为：
1.本发明的改性麦饭石除磷填料在对污水处理上有很大的优势，比表面积大，容易吸附水中的污染物，吸附能力强，吸附容量大。
2.麦饭石通过硅酸盐来去除水中的污染物，污水通过麦饭石处理之后就使其带有可以吸附游离离子的电子团。
3.无机酸改性可以改变麦饭石的孔隙结构，从而达到增加比表面积的目的，有利于对废水中污染物质的吸附。此外，无机酸中的H+离子可以与麦饭石结构中的Na+、Ca2+、Mg2 +、Al3+离子进行置换，孔隙的空间得以增大，进一步强化吸附能力。
4.二次改性溶液的无机盐改性，通过无机盐中的离子与麦饭石结构中的Ca2+、Al3+离子进行置换，孔隙的空间得以增大，进一步强化吸附能力。同时无机盐溶液中的金属与氧硅四面体上的负电荷离子平衡，提升了交换性能。麦饭石可以被层间水分子剥离成更薄的单层晶体，增加麦饭石的带电性和比表面积，使其具有更强的吸附作用。
5.麦饭石是一种天然材料，价格低廉；并且组成成分由于环境不同而不同，风化与侵蚀作用而使有害物质的含量降低，与磷结合后的产物也无毒无害对环境友好，避免了对资源的浪费。
附图说明
图1为实施例1中改性麦饭石除磷填料内部结构图；
图2为实施例1中pH值对改性麦饭石除磷效果影响示意图；
图3为实施例1中温度和反应时间对改性麦饭石吸附量的影响示意图；其中：(a)温度为15℃，(b)温度为25℃，(c)温度为35℃；
图4为多个改性麦饭石及未经改性麦饭石除磷填料的除磷效果组合图。
具体实施方式
实施例1
一种改性麦饭石除磷填料的制备方法，包括如下步骤：
1)前处理；将麦饭石用蒸馏水冲洗，去除杂质；清理后的麦饭石放入烘箱中，在105℃下烘干2小时；
2)一次改性；将前处理完成的麦饭石，放入浓度为2.0mol/L的HCI溶液中进行一次改性；用蒸馏水清洗干净，烘干；
3)二次改性；将一次改性后的麦饭石，加入到浓度为0.5mol/L的FeCl3溶液中，放入恒温振荡培养箱中，在25℃的温度下以120r/min的速度振荡，经过12h后取出，用蒸馏水清洗至无溶液残留后，放入烘箱中烘干。
如图1所示，HCl和FeCl3溶液改性麦饭石除磷填料孔隙廊道清晰有秩序，几乎不含杂质，孔隙表面有均匀的凹凸起伏，孔隙周围有层网状结构，比表面积明显增加。这是麦饭石结构与孔隙中大量的以碳酸钙为主钙质杂质与碳酸盐杂质被盐酸溶解，拓宽孔隙后可以更好的与FeCl3接触，改性更为全面，Fe3+将麦饭石晶体结构改变的更有序。
除磷填料的除磷率达到98.2％，平衡吸附量为0.327mg/g。
本发明中不同的影响因素对吸附过程和吸附结果的影响为：
如图2所示，改性麦饭石的除磷率随pH的增加先上升再下降，当pH＝7时，除磷率达到最高，即98.2％。
如图3所示，改性麦饭石的吸附量随着反应时间增加而增加，当反应时间在0-6h时，吸附量随反应时间的增加而快速增加，在15℃的温度下，可以达到0.3mg/g，在25℃的温度下，可以达到0.315mg/g，在35℃的温度下，可以达到0.32mg/g；当改性麦饭石的反应时间达到6h时，继续增加反应时间时，吸附量仅有少量上升。
实施例2
与实施例1不同之处在于，二次改性溶液为AlCl3溶液。除磷填料的除磷率达到96.8％，平衡吸附量为0.323mg/g。
实施例3
与实施例1不同之处在于，二次改性溶液为聚合氯化铝溶液。除磷填料的除磷率达到95.4％，平衡吸附量0.318mg/g。
如图4所示，实施例1-3中的改性麦饭石与未经改性麦饭石的除磷效果对比差距明显。
Claims (4)
1.一种改性麦饭石除磷填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)前处理；将麦饭石用蒸馏水冲洗，去除杂质；清理后的麦饭石放入烘箱中，在105℃下烘干2小时；
2)一次改性；将前处理完成的麦饭石，放入HCI溶液中进行一次改性；用蒸馏水清洗干净，烘干；
3)二次改性；将一次改性后的麦饭石，加入到二次改性溶液中，放入恒温振荡培养箱中，在25℃的温度下以120r/min的速度振荡，经过12h后取出，用蒸馏水清洗至无溶液残留后，放入烘箱中烘干。
2.根据权利要求1所述的改性麦饭石除磷填料的制备方法，其特征在于，所述二次改性溶液为FeCl3溶液、AlCl3溶液或聚合氯化铝溶液。
3.根据权利要求1所述的改性麦饭石除磷填料的制备方法，其特征在于，HCI溶液浓度为1.5-2.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的改性麦饭石除磷填料的制备方法，其特征在于，二次改性溶液浓度为0.4-0.6mol/L。
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