[發(fā)明專利]一種利用嵌入型氧化鑭復(fù)合樹脂深度除磷的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410349969.X
• 申請(qǐng)日: 2014-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN104138750A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張慶瑞;滕潔;郝紅珊;焦體峰;王素鳳;孫奇娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28
• 代理公司: 石家莊一誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種污水處理方法，特別是一種凈化水中磷酸鹽的方法。

背景技術(shù)

磷是一種富營養(yǎng)物質(zhì)，主要來自于各種工業(yè)原料，農(nóng)業(yè)廢料，洗滌劑等。若水體中磷含量超標(biāo)嚴(yán)重，可引起水體的富營養(yǎng)化，造成藻類大量繁殖，魚類大量死亡，并使水體發(fā)臭，間接或直接的危害人體健康。

目前，國內(nèi)外處理污水中磷酸鹽技術(shù)比較成熟，主要有化學(xué)法、生物法以及人工濕地法。化學(xué)法主要有化學(xué)沉淀法、離子交換，反滲透、電滲析、反滲透、吸附等方法,化學(xué)法除磷效率較高，主要是利用藥劑鐵鹽、鋁鹽和石灰等能與磷酸根生成難溶磷酸鹽沉淀物的方法去除廢水中的磷。該法對(duì)于含磷較高的廢水具有良好的效果。在磷濃度較低的廢水中，化學(xué)藥劑消耗量大很不經(jīng)濟(jì)，另一個(gè)缺點(diǎn)是產(chǎn)生的沉淀污泥含水量大，脫水困難，并且廢水中殘留金屬離子，易造成二次污染。生物法除磷操作簡單，是利用噬磷菌在好氧及厭氧條件下交替運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)除磷，但是除磷效率很低。人工濕地法價(jià)廉高效，但是技術(shù)還不成熟，多方面都有待探討研究。

納米氧化鑭是近幾十年來發(fā)展起來的一類新型稀土金屬材料。近期文獻(xiàn)報(bào)道，氧化鑭是一種性能優(yōu)異的吸附材料，特別是納米尺寸結(jié)構(gòu)材料更表現(xiàn)出較大的吸附容量和較強(qiáng)的反應(yīng)活性。目前，大量研究表明：納米氧化鑭與陰離子磷酸鹽、砷酸鹽等能夠形成內(nèi)核配位作用，表現(xiàn)出極強(qiáng)的吸附性能。但遺憾的是納米氧化鑭以無機(jī)粉體的形式存在，直接應(yīng)用于柱吸附或其他流態(tài)體系中往往產(chǎn)生較高的壓降，存在固液分離困難，流體阻力大的應(yīng)用瓶頸，難以實(shí)際應(yīng)用。

近年來，研究者將納米粒子擔(dān)載于多孔擔(dān)體表面制備擔(dān)載型功能功能吸附材料已成為解決這一應(yīng)用瓶頸的重要手段之一，最典型的擔(dān)體如活性炭、硅膠、分子篩、高分子聚合物等。該方法充分借助擔(dān)體大顆粒特性及納米孔模板效應(yīng)有效實(shí)現(xiàn)無機(jī)顆粒固定化，同時(shí)無機(jī)吸附材料特有吸附性能得以應(yīng)用，從而克服了無機(jī)吸附材料分離困難，柱壓大的技術(shù)弊病。但該類復(fù)合樹脂載體作用力較為單一，潛入顆粒往往存在顆粒局部團(tuán)聚，生長現(xiàn)象，從而導(dǎo)致功能吸附材料納米小尺寸效應(yīng)缺失，工作吸附容量低等應(yīng)用瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種能夠?qū)U水中微量磷酸鹽具有優(yōu)異凈化性能的利用嵌入型氧化鑭復(fù)合樹脂深度除磷的方法。本發(fā)明主要是以常規(guī)強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂為基體，以氧化鑭為功能吸附劑，二者有機(jī)復(fù)合成為納米復(fù)合樹脂，利用該材料對(duì)磷酸鹽所具有的特異選擇性和高效吸附能力深度凈化水中磷的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:

1、制備嵌入型氧化鑭復(fù)合樹脂：

以硝酸鑭為前驅(qū)體，將其溶解于水溶液中，其含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％-45％，而后加入強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，加入量為10-50g/L,于40-60℃充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)10-12h，使硝酸鑭鹽逐步擴(kuò)散至陰離子交換樹脂孔道內(nèi)表面，而后過濾并將樹脂置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～15％的氫氧化鈉溶液中常溫下反應(yīng)10-18小時(shí)，再過濾，用清水將樹脂洗至中性，于40-60℃下熱處理5-10h，獲得嵌入型氧化鑭復(fù)合樹脂，其納米氧化鑭的擔(dān)載量為6.5％-50％。所述強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂可以為D201(杭州爭光實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn))、201x7(天津波鴻樹脂科技有限公司生產(chǎn))、D202(河北國奧樹脂廠生產(chǎn))或A600(英國漂萊特國際股份有限公司)等樹脂。

2、使用上述嵌入型氧化鑭復(fù)合樹脂除磷方法：將上述復(fù)合樹脂置于玻璃吸附柱中，將受磷酸鹽污染的濃度為1-10mg/L(以P計(jì))廢水，溫度控制在10℃-50℃，pH控制在2-10范圍內(nèi)，以10～50BV/h流速順流通過裝填有吸附材料的固定床柱吸附裝置，可將受磷酸鹽污染水高效凈化，出水低于城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918—2002)中所規(guī)定的總磷限值(0.5mg/L)。當(dāng)水中水體中存在大量的硫酸根，氯離子,硝酸根等共存離子時(shí)，使用本方法仍能保持較大的吸附容量及較高選擇性，競爭離子濃度可以是磷酸鹽濃度的0-400(摩爾比)倍。

3、嵌入型氧化鑭復(fù)合樹脂的再生：當(dāng)出水磷酸鹽濃度高于0.5mg/L時(shí)，采用NaOH與NaCl混合溶液脫附，其中NaOH濃度為4％-8％，NaCl濃度為3％-10％，控制再生流速為1-3BV/h，溫度5℃～50℃，經(jīng)2-5BV脫附反應(yīng)即可完全再生，再生過程可在吸附柱中進(jìn)行，再生后吸附材料需用清水沖洗至中性即可循環(huán)使用。所述清水可以采用去離子水、蒸餾水、地下水及天然水。