[發(fā)明專利]一種復(fù)合除磷吸附劑、制備方法及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410213954.0
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN103962104A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 項學(xué)敏;李文鵬;王刃;周集體;任曉莉;王曉坤;張玉
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種以高嶺土、牡蠣殼為原料的復(fù)合除磷吸附劑、制備方法及在污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

牡礪殼來源于海邊牡礪生產(chǎn)和消費的廢棄物，主要由礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)、多糖等有機物組成，其中CaCO₃含量在90％以上。據(jù)統(tǒng)計，我國沿海地區(qū)每年牡礪殼產(chǎn)量約為100萬噸，大部分作為廢棄物直接丟棄，造成環(huán)境污染和資源浪費。我國的高嶺土資源豐富、價格低廉，目前已廣泛用于橡膠、塑料、涂料、造紙和石油加工等領(lǐng)域。近年來高嶺土在環(huán)境治理領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越受到重視，但在除磷吸附領(lǐng)域的應(yīng)用還較少。

我國湖泊和流域水體富營養(yǎng)化不斷加劇，磷是水體富營養(yǎng)化形成的主要因素之一，防止水體富營養(yǎng)化除磷是關(guān)鍵。目前水體中磷的去除方法主要有化學(xué)沉淀法，生物法和吸附法?；瘜W(xué)沉淀法除磷效果好，但成本較高，容易產(chǎn)生二次污染；生物法產(chǎn)泥量大，運行不穩(wěn)定；吸附法因其具有高選擇性、低能耗，可以實現(xiàn)水處理和資源化于一體備受關(guān)注。吸附法除磷的關(guān)鍵是吸附劑的選擇，除磷吸附劑應(yīng)具備生產(chǎn)成本低，吸附容量大，原料來源廣等特點。目前常用的吸附劑主要為天然材料及廢渣、活性氧化鋁及其改性物和人工合成吸附劑等三大類。天然材料和活性氧化鋁因其吸附容量小，成本高，容易產(chǎn)生二次污染等應(yīng)用受到限制，現(xiàn)在人工合成除磷吸附劑越來受到重視。

廣東工業(yè)大學(xué)聶錦旭，唐文廣等(聶錦旭，唐文廣，劉立凡，阮彩群.微波強化改性膨潤土的制備及其對磷吸附性能研究[J].非金屬礦，2010，33(3)：74-76.)將膨潤土磨細至200目加水調(diào)成20％的水漿，然后進行4級分選后在105-110℃烘干、研磨至200目；將膨潤土和FeSO₄、以一定配比浸泡，經(jīng)抽濾、洗滌然后烘干研細置于480w微波爐中加熱5min，冷卻研磨過200目篩得到鐵改性膨潤土。將該改性膨潤土加入到pH為6、含磷50mg/L的廢水中以180rpm攪拌15min后靜置2h測定，磷去除率為98％，改性膨潤土對磷的單位吸附量為4.9mg/g。該吸附劑原料來源廣泛、價格相對較低，除磷效率高、速率快，制備工藝中無高溫鍛燒過程，能耗降低。但是制備過程采用微波加熱，難以在工業(yè)化應(yīng)用中得到實現(xiàn)。

CN101176839A涉及一種利用牡礪殼和粘土為原料制備除磷材料的原料配方及制備方法，該法是將牡礪殼500℃預(yù)燒破碎后與粘土按一定比例混合均勻至泥狀料，將泥狀料壓制成型(粒狀或管狀)，50-100℃干燥，然后在650-800℃鍛燒冷卻后得到除磷材料。將該除磷材料(粒狀)以1％質(zhì)量添加到10L、含磷5mg/L的廢水中，10-60h后溶液中磷的濃度降為1mg/L，磷去除率為80％。該技術(shù)采用了來源廣泛、價格低廉的牡礪殼和粘土，造價低，實現(xiàn)了廢棄物資源化利用，而且該吸附劑可以再生重復(fù)使用。但應(yīng)用過程中吸附劑投加量大，除磷成本高。

CN1803274A涉及利用粒度為60-100目的粉狀沸石、硅藻土或氧化鋁，洗滌烘干后按一定比例加入到稀土(鑭和鈰)氫氧化物溶液中，攪拌0.75-1h、浸漬15-20h，過濾得到濾餅，將濾餅經(jīng)300-600℃焙燒0.5-2h后篩分得到除磷吸附劑。該吸附劑可以同時去除陰、陽離子，吸附容量大，對磷的吸附容量達到22-25mg/g，吸附劑可以解析再生。該材料對磷的吸附效果較好，但制備工藝復(fù)雜，能耗高，原材料采用了稀土元素氫氧化物和氧化鋁，價格高，而且稀土元素在食物鏈中容易富集，對生態(tài)安全和人體健康存在潛在風(fēng)險。

大連理工大學(xué)周光紅(周光紅.幾種固體廢棄物吸附除磷性能及其機理探討[D].大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.)將牡礪殼洗滌、烘干、研磨后用于含磷廢水的處理，磷去除率為98.3％。該吸附劑采用廢棄物牡礪殼，原料來源廣，實現(xiàn)了廢物資源化；吸附劑的生產(chǎn)過程只涉及粉碎過程，工藝簡單，能耗低；但是除磷過程要求溫度較高(35℃)，達到吸附平衡時間長，吸附容量較低，實際應(yīng)用中需要加溫，局限性較高。因此需要開發(fā)以牡蠣殼為原料的新的復(fù)合吸附劑，可以在較低溫度下(25℃)擁有更高的吸附效率和更大的吸附容量。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明目的在于提供了一種以高嶺土和牡蠣殼為原料的復(fù)合除磷吸附劑的制備方法。制備過程簡單，原料易得、生產(chǎn)成本低，而且有利于實現(xiàn)環(huán)境保護和以廢治廢的雙重目的。

一種復(fù)合除磷吸附劑，其原料包括高嶺土、牡蠣殼、田菁粉和稀硝酸，按質(zhì)量百分比為：

高嶺土74-94％；

牡蠣殼5-25％；

田菁粉1-2％；