[發(fā)明專利]一種高效的除磷吸附劑及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310694560.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN103721667A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮彥房;楊林章;薛利紅;戴敏;段婧婧;何世穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J20/06
• 分類號(hào): B01J20/06;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦渣廢棄物的綜合利用方法，具體而言，是使用鑭系稀土礦渣經(jīng)過處理后吸附水體中的磷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)礦渣廢棄物的資源化利用和含磷廢水（特別是高濃度含磷廢水）的高效凈化的一種高效的除磷吸附劑及制備方法。

背景技術(shù)

據(jù)報(bào)道，全國(guó)每年產(chǎn)生的固體廢棄物有85%來自礦山，累計(jì)有130多萬公頃的森林和草地因采礦受到破壞。礦渣的大量堆積，不僅侵占了大量耕地，存在著嚴(yán)重的安全隱患，而且其中所含的有害物質(zhì)以及礦渣堆放庫所產(chǎn)生的砂塵對(duì)礦山周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和水資源均會(huì)造成污染。因此，如何合理處置礦渣，如何將其綜合回收利用，得到了相關(guān)企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)的關(guān)注。

由于礦渣中含有豐富的活性物質(zhì)，以及本身良好的孔隙分布、較大的比表面積，將其作為吸附劑，應(yīng)用于廢水處理，即“以廢制廢”，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，應(yīng)得到更多的關(guān)注和研究。需要指出的是，我國(guó)作為世界上最大的稀土礦物生產(chǎn)國(guó)，在稀土的生產(chǎn)過程中也產(chǎn)生了巨量的礦渣廢棄物，如何合理處置這些錯(cuò)置的資源，需要相關(guān)科研人員進(jìn)行深入和系統(tǒng)的探究。

另一方面，由于氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素大量進(jìn)入自然水體，造成了富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)人們的生產(chǎn)生活以及生態(tài)安全造成了嚴(yán)重影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)主要湖泊中，因氮磷污染而導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的占統(tǒng)計(jì)湖泊的56％之多。富營(yíng)養(yǎng)化引起水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化，表現(xiàn)為水質(zhì)惡化、景觀破壞、水體透明度下降、生物多樣性下降等。關(guān)于水體富營(yíng)養(yǎng)化的研究表明，雖然氮和磷都是生物必須的重要營(yíng)養(yǎng)物，但在很多情況下藻類等水生生物對(duì)磷更敏感。著名的湖泊學(xué)家Vollenweider認(rèn)為，水中總磷濃度超過0.02mg/L即為富營(yíng)養(yǎng)化。美國(guó)環(huán)保局（USEPA）對(duì)美國(guó)境內(nèi)812個(gè)湖泊和水庫進(jìn)行調(diào)研后提出，水體富營(yíng)養(yǎng)化的總磷濃度標(biāo)準(zhǔn)為高于0.02-0.25mg/L。我國(guó)學(xué)者的研究指出，總磷濃度超過0.02mg/L時(shí)，水體開始富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程；當(dāng)水中磷濃度達(dá)到0.5mg/L時(shí)，藍(lán)藻開始大量生長(zhǎng)。

水體中磷的去除方法有多種，包括化學(xué)沉淀法、生物除磷技術(shù)、吸附技術(shù)等。其中吸附法除磷是磷在吸附劑表面的附著吸附、離子交換或表面沉淀等過程，將水體中均相的磷轉(zhuǎn)移到吸附介質(zhì)上，實(shí)現(xiàn)磷從污水中分離的技術(shù)。

因此，可以發(fā)現(xiàn)，將礦渣制作成高效的除磷吸附劑，降低廢水中磷的含量，從而減輕廢水可能造成的水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，具有良好的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

面對(duì)一方面是含磷廢水大量進(jìn)入環(huán)境，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化；另一方面是礦渣的大量堆積造成土地資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染這一現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種高效的除磷吸附劑及制備方法，制備以稀土礦渣廢棄物為前驅(qū)物質(zhì)的高效的除磷吸附劑，將經(jīng)過一定處理后的礦渣運(yùn)用于含磷廢水的吸附凈化，在資源化利用礦渣廢棄物的同時(shí)，達(dá)到降低廢水磷含量的目的。

一種高效的除磷吸附劑及制備方法作為兩項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)造，由于具備相同的特定技術(shù)特征：均采用鑭系稀土礦渣經(jīng)預(yù)處理和煅燒處理獲得對(duì)污水中的磷（尤其是高濃度含磷廢水）具強(qiáng)吸附能力的煅燒鑭系稀土礦渣，屬于一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，可以作為一件申請(qǐng)?zhí)岢觥?/p>

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種高效的除磷吸附劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將鑭系稀土礦渣烘干并去除雜質(zhì)；

（2）將經(jīng)步驟（1）處理的鑭系稀土礦渣置于馬弗爐中，在550-750℃下煅燒1-3小時(shí)，煅燒結(jié)束后自然冷卻，過篩使其粒徑在0.1-0.25mm之間；

（3）將煅燒的鑭系稀土礦渣按照0.5-8.0g/L添加劑量置于含磷廢水，調(diào)節(jié)pH在3-10之間，震蕩吸附4-6分鐘，使磷吸附于煅燒鑭系稀土礦渣。

進(jìn)一步地，步驟（1）具體過程如下，將取自贛南的鑭系稀土礦渣在電爐中于80-100度烘干6-12小時(shí)，并去除雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，在步驟（2）中，煅燒采用逐步升溫方式，煅燒升溫速率設(shè)定為10-20℃/分鐘，馬弗爐輸出功率百分比為80%，達(dá)到預(yù)設(shè)的最高溫度后保持1-3小時(shí)。

在步驟（3）中，震蕩速率100-250rpm，吸附反應(yīng)溫度為5-40℃。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，將煅燒的鑭系稀土礦渣按照0.5-8.0g/L添加劑量置于磷酸根濃度為100-200mg/L的含磷廢水中進(jìn)行充分混合。

優(yōu)選的，在步驟（3）中，調(diào)節(jié)PH在3.7到6.2之間。