[發明專利]一種新型碳酸鈣鋁凈水劑制備方法及除磷工藝

在審

• 申請號: 201510243582.0
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN105056872A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 徐楠;王云龍;周凱榮;譚錦;徐小婷;劉誠;馮剛
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: B01J20/04
• 分類號: B01J20/04;C01F11/18;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種簡單的無機材料制備與污水處理技術，具體涉及一種新型深度去除工業廢水中磷污染物的碳酸鈣鋁凈水材料的簡單合成方法。

背景技術

工業化在推進人類文明發展的同時，也帶來了大量的發展問題，環境污染就是工業化發展的副產物之一。水是生命之源，但目前大量水被嚴重污染。其中，水體富營養化為其主要的形式之一，磷污染，作為水體富營養化產生的主要原因，目前已經引起了人們的廣泛關注。現在，使用新技術新材料對水體中的磷進行有效去除已經被廣泛研究。

研究發現，當水中磷濃度超過0.02mg/L，就會引發水體富營養化。但磷酸鹽作為重要的基礎化工原料被廣泛應用的同時，其廢物的排放對許多工廠來說，未嚴格遵守國家的相關規定，由此帶來大量的工業含磷廢水。具體如涂裝廢水中磷濃度達到100mg/L左右，一些企業排放的廢水中磷污染的濃度更高，LED生產過程中產生的廢水中磷酸鹽濃度可高達300mg/L。目前人們使用天然礦物方解石去除磷酸鹽，其為碳酸鈣中最穩定的晶體類型，由于其比表面積低，吸附位點少，直接導致其去除效果不理想。因此改進吸附材料性能，高效去除磷酸鹽，目前變得十分迫切。

研究表明，方解石(CaCO₃)本身是一種優良去除磷酸鹽的礦物材料。由于方解石容易獲得且成本低廉，目前被廣泛進行研究，并被認為具有良好的發展前景。不過方解石去除磷的效率低，并且受到廢水pH值的因素影響很大：低pH為物理化學吸附法，高pH通過化學反應形成磷酸鈣結晶。在高磷濃度時，當pH值在6-7區間內，通過沉淀作用去除磷的效率增大顯著；但溶液pH進入堿性環境后，方解石對磷的吸附去除效率先降低而后再上升，其最低吸附效率出現在pH為9.5-11.5左右，此時溶液吸附磷效率只有約20％，而后會隨著溶液pH環境的升高，吸附效率跟著上升。因而堿性條件下，方解石不能夠有效除磷。

基于上述方解石去除磷的不足，本發明提供了一種高效深度去除工業廢水中高濃度磷的方法，其去除效率不受水質pH值影響。本合成方法的提出，對于去除磷酸根離子，抑制水體富營養化，構建和諧、環境友好型社會意義深遠。

發明內容

本發明的目的在于克服現有除磷技術存在的不足，提供一種能高效去除工業廢水中高濃度磷污染吸附材料的合成方法，且不受水的pH值影響。該方法工藝簡單，成本低廉，因此應用前景廣泛。研究表明，本發明能使廢水中高濃度磷污染物的去除率達到99％以上，可以減緩和抑制水體富營養化，由于其合成簡單，成本低廉，因此具有良好應用前景。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

2、一種易于合成的新型碳酸鈣鋁制備工藝以及能夠深度去除各種pH廢水的磷污染的方法，包括以下步驟：

步驟1)將一定量的乙酸鈣(Ca(CH₃COO)₂)水溶液加入到乙二醇中配成溶液A；

步驟2)將一定量的Na₂CO₃水溶液加入到乙二醇中配成溶液B；

步驟3)將一定量的氯化鋁加入到溶液A，并攪拌溶解；

步驟4)然后迅速將溶液A與溶液B混合于容器中，在水浴為75℃條件下攪拌均勻，充分反應1小時，得到懸濁液沉淀；

步驟5)用無水乙醇清洗懸濁液沉淀、烘干，得到碳酸鈣鋁吸附材料。

步驟6)在各種pH的含有磷廢水中，加入合成碳酸鈣鋁吸附劑；

步驟7)常溫下攪拌2小時，靜置預定的時間，使溶液中的顆粒物沉淀下來，從而去除廢水中的磷。

進一步的所述步驟1)乙酸鈣(Ca(CH₃COO)₂)水溶液與乙二醇的體積比例為2∶3。

進一步的所述步驟2)Na₂CO₃水溶液與乙二醇的體積比例為2∶3。

進一步的所述步驟1)和步驟2)乙酸鈣與Na₂CO₃的摩爾比例為2∶1。

進一步的所述步驟3)所加入的氯化鋁與乙酸鈣的鋁/鈣摩爾比為1∶2。

進一步的所述步驟5)中的烘干溫度設置范圍為40℃至60℃。

進一步的所述步驟6)中含磷廢水的pH值范圍為5-12。

本發明的有益效果是：

1)本實驗所用合成原材料簡單易得并且價格便宜。

2)所涉及的合成工藝簡短、投資少，操作方便、效率高、能耗低、易于放大且來源廣泛等特點。