[發(fā)明專利]沸石脫氮除磷劑的制備方法及沸石脫氮除磷劑

在審

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• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107159172A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛向欣;郭相良;董夢格;廖翔;楊合
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: B01J20/30
• 分類號: B01J20/30;B01J20/18;B01J20/32;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 北京易捷勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11613
• 代理人: 齊勝杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種沸石脫氮除磷劑的制備方法及采用此沸石脫氮除磷劑的制備方法制備的沸石脫氮除磷劑。

背景技術(shù)

氮、磷是水體中的重要污染物質(zhì)。氮、磷作為污染物質(zhì)排入水體后會引起水體富營養(yǎng)化，破壞水中生態(tài)系統(tǒng)。目前去除水中總氮、磷的方法主要有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法、膜分離法、吸附法等。

常規(guī)的化學(xué)沉淀法和氧化還原法雖然能有效的降低高濃度氨氮、磷廢水，但是其出水水質(zhì)仍未能達到國家直接排放標準，在尾水處理中離子交換法和膜分離法處理成本太高，所以吸附法成為了處理尾水最簡單的方法。

常用的吸附劑如活性炭、離子交換樹脂價格昂貴，處理廢水成本太高，因此開發(fā)廉價、高性能吸附材料成為了吸附法的一個研究熱點。

P1型沸石是具有Gismodine型結(jié)構(gòu)的結(jié)晶硅鋁酸鹽，是一種典型的P型沸石(下稱P沸石)。它相對A型沸石和X型沸石來說具有較高的硅鋁分子篩框架，有比4A型沸石更強的鈣、鎂離子交換能力。因此在實現(xiàn)同步脫氮除磷方面具有巨大的潛力。

粉煤灰在現(xiàn)有技術(shù)中是用來作為生產(chǎn)P沸石的原料之一，它是火電工業(yè)、熱力工業(yè)中的主要固體廢棄物，近幾年中國粉煤灰年排放量達到了5億噸，并且呈逐年遞增趨勢。粉煤灰占用了大量土地，造成了嚴重的環(huán)境污染問題。由于粉煤灰具有質(zhì)輕粒細、多孔松散、比表面積大等特性，在環(huán)境保護領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。將這種具有良好物理、化學(xué)吸附性能的粉煤灰開發(fā)為廢水處理的吸附劑，不僅使固廢資源得到利用，還實現(xiàn)了“以廢治廢”。

目前，現(xiàn)有的一種采用粉煤灰制備沸石固磷劑的方法包括以下步驟：1、由粉煤灰、石英砂和氫氧化鈉進行水熱晶化反應(yīng)，獲得P沸石；2、將P沸石采用鈣鹽溶液(氯化鈣溶液)、鐵鹽溶液(硫酸鐵溶液或氯化鐵溶液)或亞鐵鹽溶液(硫酸亞鐵溶液或氯化亞鐵溶液)浸漬進行改性；3、對浸漬后的P沸石水洗、干燥得到沸石固磷劑。

該方法存在以下缺陷：1、在制備過程中，需要添加硅源石英砂才能制備出P沸石，操作復(fù)雜；2、引入了鐵和/或硫元素，對水環(huán)境造成了二次污染；3、除磷率低。

綜上所述，亟需尋求一種操作簡單，避免對水環(huán)境造成二次污染，以及除氮率、除磷率高的沸石脫氮除磷劑的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種操作簡單，避免對水環(huán)境造成二次污染，以及除氮率高、除磷率高的沸石脫氮除磷劑的制備方法。

本發(fā)明還提供一種采用上述沸石脫氮除磷劑的制備方法制備的沸石脫氮除磷劑，該沸石脫氮除磷劑的除氮率、除磷率高。

(二)技術(shù)方案

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種沸石脫氮除磷劑的制備方法，包括以下步驟：

S1、將粉煤灰與鹽酸溶液混合，并加熱攪拌均勻，過濾，干燥，得到酸活化的粉煤灰；

S2、將步驟S1所得的酸活化粉煤灰與氫氧化鈉粉末混合均勻得到混料，對得到的混料進行焙燒；

S3、將焙燒后的混料冷卻，磨碎，加入去離子水，加熱攪拌，得到溶膠；

S4、將步驟S3所得的溶膠進行水熱晶化處理；

S5、將步驟S4所得的混合液過濾，對過濾后的濾渣水洗，干燥，得到P1型沸石；

S6、將步驟S5所得的P1型沸石采用氯化鎂溶液或氯化鈣溶液進行浸漬，所述氯化鎂溶液中的鎂離子、所述氯化鈣溶液中的鈣離子的濃度為0.01-0.049mol/L；

S7、將浸漬后的P1型沸石水洗，干燥，得到沸石脫氮除磷劑。

作為一種沸石脫氮除磷劑的制備方法的優(yōu)選方案，所述步驟S1的鹽酸溶液與粉煤灰的液固比為20mL/g-30mL/g，所述鹽酸的質(zhì)量分數(shù)為15％。

作為一種沸石脫氮除磷劑的制備方法的優(yōu)選方案，所述步驟S2的混料中以摩爾比計Al₂O₃:SiO₂:NaOH＝1:3:6-20，所述步驟S2的焙燒溫度為550-750℃。

作為一種沸石脫氮除磷劑的制備方法的優(yōu)選方案，所述步驟S3的去離子水與步驟S2的氫氧化鈉的摩爾比為6-50:1。

作為一種沸石脫氮除磷劑的制備方法的優(yōu)選方案，所述步驟S3的加熱攪拌是在超聲環(huán)境下進行，所述步驟S6的浸漬是在超聲環(huán)境下進行，所述步驟S3和步驟S6的超聲波功率為50-300W。

作為一種沸石脫氮除磷劑的制備方法的優(yōu)選方案，所述步驟S1和步驟S3的加熱溫度為60-80℃。