[發明專利]一種處理高濃度含磷廢水的復合除磷劑的制備和應用方法

有效

• 申請號: 201210036928.6
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102583622A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 宋功武;王仁宗;李玲;沙淮麗;何瑜;劉裕
• 申請（專利權）人: 湖北富邦科技股份有限公司
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本發明屬于環境保護中廢水處理領域，涉及一種處理高濃度含磷廢水的復合除磷劑的制備和應用方法。

背景技術

人類對環境資源的不斷開發和利用，使得大量含有磷的生活污水以及工廠廢水排放到河流湖泊，增加了水體營養物質的負荷，導致水體的富營養化，給工業、農業、水產業及生活方面的用水都帶來了危害，因此各種除磷方法也相應應用于廢水的處理。

除磷方法分為物理法、化學法和生物法。物理法因成本過高，技術復雜而很少得到應用。生物除磷法可以避免化學除磷法可能帶來的二次污染，運行費用較低，但除磷率不是很高。化學除磷法除磷率較高，穩定可靠，但容易造成二次污染。如鋁鹽和鈣鹽等產生的金屬離子能與廢水中的磷酸根生成難溶性磷酸鹽沉淀而除去廢水中的磷酸根離子。但是鋁鹽價格較高，處理成本不經濟，鈣鹽需要在較高pH條件下才能達到較高的除磷率，對于高濃度的工業廢水而言，如簡單的用鋁鹽或者鈣鹽進行處理，需要調節pH進行處理，處理之后又要調回中性，會消耗一部分藥品，不夠經濟，藥劑費用較高，并且經沉淀產設功能的污泥含水量大，難以處理，容易造成二次污染。

為了克服以上存在的問題，研究者們提出了礦物結晶除磷技術。目前較多的學者們用雪硅鈣石為晶種，與廢水中的磷酸根離子生成羥基磷灰石在雪硅鈣石上形成晶體，但雪硅鈣石只是作為晶種，并不能作為除磷劑。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種處理高濃度含磷廢水的復合除磷劑及制備和應用方法，該除磷劑原料廉價易得，制備方法簡單，使用效果好。對環境的污染的處理提供了新思路。

本發明的技術方案為：

處理高濃度含磷廢水的復合除磷劑，以沸石、硅酸鈉、氧化鈣、水為原料，通過水熱合成得到復合除磷劑，其特征在于：所述復合除磷劑中的鋁含量為2.0～3.0％，鈣含量為18～20％，二氧化硅含量為25～28％，晶體外觀為白色固體顆粒，對復合除磷劑進行XRD和紅外表征；XRD圖譜表明，衍射峰的位置符合雪硅鈣石的標準衍射峰，而紅外圖譜表明，紅外峰與雪硅鈣石的紅外峰一致，說明合成的復合除磷劑為雪硅鈣石晶體。

處理高濃度含磷廢水的復合除磷劑的制備方法，其特征在于按以下步驟進行：

a)取沸石0.9～1.0g，硅酸鈉2.5～3.0g，氧化鈣1.2～1.6g，水20～30g，超聲振蕩后倒入50mL反應釜中；

b)采用程序升溫，升溫速率為5℃/min，升溫至180℃進行反應，反應時間8～10h后，冷卻，過濾，得到白色固體物質，固體物質經洗滌，烘干后得到復合除磷劑。

將上述制得的復合除磷劑進行XRD和紅外表征；XRD圖譜表明，衍射峰的位置符合雪硅鈣石的標準衍射峰，而紅外圖譜表明，紅外峰與雪硅鈣石的紅外峰一致，說明合成的復合除磷劑為雪硅鈣石晶體。

本發明復合除磷劑的應用方法為：在含磷濃度為20mg/L～100mg/L的廢水中，投加復合除磷劑晶體的質量為4.0g/L，攪拌時間為1h，出水廢水中的殘留磷的濃度達到國家一級排放標準。

本發明復合除磷劑以沸石為原料，加入硅酸鈉和氧化鈣，在高溫高壓下水熱合成得到一種雪硅鈣石的晶體，雪硅鈣石中的Si⁴⁺部分被Al³⁺所取代，本發明的優點和有益效果是：

本發明提供的復合除磷劑合成方法不需要苛刻的設備條件、操作安全簡便、原料簡單且生產成本較低、反應條件簡單、能夠實現放大生產。

高濃度含磷廢水(磷含量20mg/l-100mg/l)經處理后的磷含量達到國家一級排放標準(0.5mg/L)，磷的除去率≥98.1％以上，復合除磷劑除磷的效率與溫度有關，廢水溫度越高，除磷效率越大。

本發明的復合除磷劑適用于高濃度廢水處理，利用次數在12次以上。

附圖說明

圖1為本發明實施例1至4所合成的復合除磷劑的XRD圖譜。

圖2為本發明為實施例1至4所合成的復合除磷劑及雪硅鈣石的標準的紅外圖譜。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

a)取0.912g沸石，2.83g硅酸鈉，1.536g氧化鈣，25.0g水，充分攪拌后置于50mL反應釜中，升溫速率5℃/min，升溫至180℃進行反應，反應時間10h，冷卻，過濾得到白色固體物質，固體物質經洗滌，烘干后得到復合除磷劑。