[發明專利]一種脫硝除磷的聯合改性蒙脫石吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201910079544.4
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109647348A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 羅武輝;黃祈棟;張曉梅;任嗣利
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種脫硝除磷的聯合改性蒙脫石吸附劑及其制備方法，屬于污水處理吸附劑技術領域。該吸附劑以蒙脫石為原始改性基質，鑭和1,4?丁基?雙(十二烷基二甲基溴化銨)為無機和有機改性劑，改性方法步驟為：(1)蒙脫石由鑭離子和1,4?丁基?雙(十二烷基二甲基溴化銨)依次改性；(2)離心清洗并烘干產物，研磨過100目篩后得到鑭/雙子季銨鹽聯合改性蒙脫石吸附劑。該吸附劑對硝酸根和正磷酸根的吸附量分別可達70.7mg/g和49.4mg/g。該吸附劑具有較大的層間距，對硝酸根和正磷酸根具有同步吸附、吸附速率較快和吸附容量較大等優點，適用于生活污水、富營養化水體的治理，特別適用于城鎮污水處理廠二級處理出水后的深度處理。

技術領域

本發明涉及污水處理吸附劑技術領域，特別是指一種脫硝除磷的聯合改性蒙脫石吸附劑及其制備方法。

背景技術

隨著城市化進程的加快和工業的不斷發展，城市生活污水和工業廢水的排放量也在迅速增長，大量未經處理或未達標處理的廢水排入天然水體中，對地表水環境和地下水環境造成直接與潛在的危害，其中水體富營養化現象最為嚴重，氮磷含量的超標是造成水體富營養化的主要原因。目前，脫氮除磷的方法包括物理法、化學法和生物法，其中化學法通常需要投加化學藥劑，成本較高，而且容易造成二次污染等問題；生物法以活性污泥為主，如A²/O法、SBR法等，工藝流程較為復雜，以及微生物的生存環境與條件變化較大，脫氮除磷效果不穩定，出水水質波動性較大，同時具有投資建設成本大，凈化時間周期較長等缺點。吸附法是一種高效處理污染物的物理方法，具有吸附效率高、速度快、吸附容量大等特點，已被廣泛應用于治理水體環境污染。

蒙脫石是一種含水硅鋁酸鹽的層狀天然粘土礦物，具有豐富的比表面積、較強的吸附能力和較多的可交換陽離子等特點，由于其獨特的空間結構、優良的吸附性能與低廉的成本，在環保領域有著很大的應用價值，蒙脫石應用于廢水治理已受到廣泛重視。目前，常用于蒙脫石改性的方法有酸改性、高溫改性、無機陽離子改性、傳統季銨鹽和雙子季銨鹽改性等方法。1,4-丁基-雙(十二烷基二甲基溴化銨)表面活性劑是由一個聯接基與兩個傳統季銨鹽的親水頭部連接在一起而形成的一種新型表面活性劑，其具有較低的Krafff點、低臨界膠束濃度、低溫水溶性、潤濕性和較高的吸附性能等優點，同時該分子帶有兩個正電頭部，不僅可對天然蒙脫石層間的無機陽離子進行有效離子交換，而且對廢水中低水合能陰離子污染物有較強的親和力。稀土元素鑭是鎖磷劑的主要成分之一，對正磷酸根有較強的親和力，能有效與污水中的正磷酸根結合，進而達到除磷目的。為進一步改善蒙脫石的吸附性能，擴大蒙脫石在污水治理中的應用，聯合鑭和1,4-丁基-雙(十二烷基二甲基溴化銨)對蒙脫石進行改性，賦予其脫硝除磷的能力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種脫硝除磷的聯合改性蒙脫石吸附劑及其制備方法，為生活污水、富營養化水體和城鎮污水處理廠深度處理無機氮磷提供一種新的技術手段。

該吸附劑以蒙脫石為原始改性基質，采用La和1,4-丁基-雙(十二烷基二甲基溴化銨)聯合改性得到，所得到吸附劑的層間距為2.60nm；在硝酸根和正磷酸根共存的條件下，該吸附劑對硝酸根和正磷酸根的同步吸附量分別為70.7mg/g和49.4mg/g，并分別在60min和240min內達到吸附飽和。

該吸附劑的制備方法，包括步驟如下：

(1)將一定量LaCl₃·7H₂0溶解于去離子水中，快速攪拌溶解10～20min，得到溶液A1；

(2)將一定量蒙脫石分散在溶液A1中制成懸浮液，充分攪拌分散4～5h，得到初步改性蒙脫石分散液A2；

(3)將初步改性蒙脫石分散液A2經無油真空泵抽濾，過濾后所得的固體樣品加入到去離子水中，攪拌分散20～30min，并用0.5mol/L的NaOH調節pH至11.5后，在恒溫振蕩器中混合改性20～24h，得到次級改性蒙脫石分散液A3；