[發明專利]一種負載水合氧化鋯的樹脂回收城鎮污水中磷酸鹽的方法

有效

• 申請號: 201811433671.1
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109502681B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 曾薇;許歡歡;李帥帥;彭永臻
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;B01J20/26;B01J20/30;C02F101/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種負載水合氧化鋯的樹脂回收城鎮污水中磷酸鹽的方法，屬于城市污水處理技術領域。針對城市生活污水中磷的濃度較低，為4?12mg/L，排入河流或湖泊中仍然很容易引起水體的富營養化，當前的化學沉淀法與生物除磷法不能滿足越來越嚴格的磷排放要求。因此，迫切需要新的高新技術來增強流出物中磷的去除。本方法采用一種樹脂D280負載水合氧化鋯來回收城鎮污水中的磷酸鹽,在溫度為25?30℃，pH為6?7時，D280?Zr的吸附能力能達到97?100％。與此同時，在含有競爭性陰離子時，D280?Zr仍然表現出比較好的適應性和吸附性能。且經過6次吸附解吸循環后，D280?Zr的吸附率仍然能保持在80％以上。因此采用該樹脂材料節省能耗的同時，更具有應用價值。

技術領域

本發明涉及一種負載水合氧化鋯的樹脂回收城鎮污水中磷酸鹽的方法，屬于水污染控制與資源再生利用領域，用于污水處理中除磷與磷的回收。

背景技術

磷在自然界中主要以天然磷酸鹽礦石的形式存在，經過加工及生物轉化后廣泛應用于化工、輕工、國防等部門。是一種不可再生而又面臨枯竭的資源。磷的含量對引起水體富營養化極其敏感，水體中C(TP)＞0.015mg/L時就足以導致水體富營養化發生，我國目前城市污水含磷質量濃度一般在5～9mg/L。為避免水體富營養化，污水處理廠多用化學沉淀法和生物除磷法結合，將大部分磷轉移至污泥中，即產生大量污泥，又造成磷資源的流失。污水磷回收可以改善污水水質。一方面，除磷效果好，有利于形成高濃度溶解性磷，另一方面，污水磷回收可以降低回流至污水處理流程中的磷負荷，減少對原水中COD的消耗，有利于改善生物除磷效果。可見，從污水中回收磷是磷資源可持續發展的必由之路，改善環境的有效措施。但是，當前的化學沉淀法與生物除磷法不能滿足越來越嚴格的磷排放要求。美國環境保護署建議水中磷的最高含量不應超過0.05mg P-PO₄^3-/L。在歐盟，水框架指令可能要求磷的排放水平范圍在0.1-0.5mg P-PO₄^3- /L。中國規定排放出水中的磷含量不得超過0.5mg P-PO₄^3-/L。因此，迫切需要新的高效技術來增強流出物中磷的去除。

現今，吸附法已被廣泛用于污水除磷，并且已經開發了越來越多的吸附劑來應對越來越嚴格的水質標準。例如水合金屬氧化物如Fe，Zr，Cu被廣泛探索用于磷酸鹽去除，通常，這種類型的納米復合材料可以通過將金屬氧化物納米顆粒嵌入到陰離子交換樹脂的內孔中來合成。所獲得的材料具有兩種類型的磷酸鹽去除吸附位點，銨基共價結合到主體的聚合物基質和負載的金屬氧化物納米顆粒上。銨基可以促進磷酸鹽在納米復合材料內部的預濃縮和滲透，負載的金屬氫氧化物納米顆粒主要通過內部絡合作用特異性吸附磷酸鹽。這一系列納米復合材料在高濃度共存陰離子存在下比常規吸附劑表現出優于磷酸鹽的選擇性吸附，部分納米復合材料已成功應用于中試規模的除磷和凈水處理廠。但是當前的納米復合材料仍然缺乏應用價值，無法在存在競爭性陰離子時仍然具有高吸附性能，同時在經過多次的吸附解吸循環后，無法保持較高的吸附強度。

本發明制作了一種負載水合氧化鋯的樹脂材料D280-Zr對水中的磷酸鹽進行吸附，本材料不同于現有材料，主要體現在以下兩個方面：

(1)主體材料不同：現有的吸附磷的主體材料主要包括磁鐵礦、活性炭、聚酯纖維和其他的一些樹脂材料，沒有使用過大孔徑陰離子樹脂D280進行改性研究。且現有技術在制作吸附材料的過程中，制作過程相對復雜，甚至需要有機化學中的接枝技術，因此若使用現有技術，需要耗費大量的人力物力，同時在污水處理系統中，對于磷的吸附能力仍然不能達到更加嚴格的污水排放標準，且在多次吸附解吸循環后，不能保持較高的吸附能力。而本發明采用的樹脂材料在改性過程中簡單，易操作，具有良好的環境適應能力。在存在競爭性陰離子時，仍然能保持較高的吸附性能，同時，在經過6次的吸附解吸循環后，其吸附能力仍然能達到80％以上。

(2)吸附對象不同：目前，大孔徑陰離子樹脂D280主要應用于農業科學、醫學、食品等領域用于對蘋果多酚和檸檬酸的吸附。而本發明是將其改性后用于生活污水中磷的吸附。且當前未有人將其用于磷酸鹽的吸附。