[發(fā)明專利]改性廢棄蛋殼去除水中磷的方法

有效

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• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN101921009A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭照冰;陳天;陳天蕾;包春曉;董瓊元;鄭正
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種改性廢棄蛋殼去除水中磷的方法，含磷污水的處理領(lǐng)域。

二、背景技術(shù)：

磷是生物基本營養(yǎng)元素。伴隨著人類頻繁的生產(chǎn)生活，可直接利用的磷資源正不斷減少。與此同時河流湖泊等水體中的磷濃度卻在不斷的增加。增加的磷促進了水中藻類等有機體不斷的生長，最終引起了水體的富營養(yǎng)化。因此，尋找高效、清潔、廉價的磷去除方法來減少水中過量的磷已成為水處理的一個熱點。

水中磷處理方法多種多樣，電解離、反滲透等物理方法對磷具有很好的去除效果，但成本往往較高。生物方法成本低廉，無二次污染，但出水穩(wěn)定性較差，對外部環(huán)境也敏感。化學方法中，混凝可以有效的降低水體中磷的濃度，但由此產(chǎn)生的廢物卻無法進行回收利用。相對于混凝，吸附法因其可實現(xiàn)污水處理與資源化于一體而備受關(guān)注。如何選擇磷去除能力強、成本低廉價、操作簡便的方法，一直是水處理研究的熱點。在既有的吸附劑種，活性鋁、沸石具有較大的比表面積，專性吸附，多孔等優(yōu)點而被廣泛使用，但這些原材料價格較高，而且沸石難解析磷；作為工業(yè)廢料的鐵渣價格低廉，在長期的實際運用中也顯示出較好的磷處理效果，但水處理過程中，廢鐵渣的使用會向水中溶出有害離子，形成二次污染。考慮到混凝劑中的鐵、鋁等三價金屬鹽類具有較好的磷去除能力。因此結(jié)合混凝與吸附這兩種方法，來制備新型除磷材料成為了我們的研究目標。

三、發(fā)明內(nèi)容：

為了提高廢棄蛋殼對廢水中磷的去除能力，本發(fā)明提供一種改性廢棄蛋殼去除水中磷的方法，采用改性后的蛋殼除磷，具有除磷效果好、成本價廉、來源豐富，操作簡便的優(yōu)點，符合以廢制廢的理念。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種改性廢棄蛋殼去除水中磷的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

1)廢棄蛋殼的改性：

在10-50℃下，將0.1-0.4mol/L鋁鹽溶液和0.4-2mol/L?NaOH溶液按物質(zhì)的量比為1∶2混合，并持續(xù)攪拌24h，然后向其中加入經(jīng)預(yù)處理的廢棄蛋殼，使混合液中鋁鹽的物質(zhì)的量與蛋殼粉的質(zhì)量比為0.001-0.0015mol/g，并在室溫進行下攪拌24h后放入烘箱，在100-105℃下干燥，過100目篩，放入干燥器備用；

2)除磷過程：

稱取0.1-1g的上述改性蛋殼粉加入濃度為0.2-50mg(P)/L的100mL含磷溶液中進行靜態(tài)吸附，溶液的pH為3-10，在溫度為10-40℃下以50-200r/min的速度進行恒溫振蕩；10min-6h后過0.45μm濾膜，并測定磷的濃度。

上述鋁鹽溶液選取用氯化鋁或硫酸鋁溶液。

廢棄蛋殼的預(yù)處理方法：將回收的蛋殼進行清洗，除去內(nèi)膜，干燥后，過100目篩。將粒徑小于100目的蛋殼粉末在100-105℃下烘干，置干燥器備用。

廢棄蛋殼的主要成分是碳酸鈣，其來源廣泛，進入水體無二次污染，前期的研究顯示出廢棄蛋殼粉雖具有一定的磷吸附能力，但其吸附量相對較少。考慮到鋁鹽在弱堿條件下對磷具有較好去除能力，本發(fā)明通過廢棄蛋殼和鋁鹽、NaOH相耦合以提高蛋殼除磷能力。

本方法主要是采用鋁鹽和NaOH溶液改性的蛋殼粉去除水中的磷，鋁涂覆在蛋殼表面可增加蛋殼表面的鋁基活性位，有利于磷的靜電吸附去除。該方法中磷去除效果顯著且穩(wěn)定，原材料來源豐富，二次污染風險和運行成本低，具有良好的社會和環(huán)境效益。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明采用鋁鹽和NaOH溶液改性廢棄蛋殼具有較好的磷去除能力，其磷吸附量由原來未改性蛋殼粉的0.3064mg(P)/g增加到3.83mg(P)/g，吸附量提高了十倍多。這一吸附效果遠高于等量廢棄蛋殼吸附除磷量與等量改性用鋁離子的混凝除磷效果之和，表明改性蛋殼對磷去除具有顯著的協(xié)同效應(yīng)。

(2)采用鋁鹽和NaOH溶液改性蛋殼粉具有一定抗酸沖擊能力，其適合運用于pH為3-10的環(huán)境中。

(3)本方法操作簡單并實現(xiàn)了廢棄蛋殼的綜合利用。

四、具體實施方式：

實施例1

本發(fā)明改性廢棄蛋殼去除水中磷的方法，該方法包括以下步驟：

1、廢棄蛋殼預(yù)處理：

將回收的廢棄蛋殼進行清洗，除去內(nèi)膜。干燥蛋殼后，研磨，過100目篩。將粒徑小于100目的雞蛋殼粉末在105℃下烘干，放入干燥器備用。

2、廢棄蛋殼改性：