[發明專利]一種除磷吸附劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110251682.3
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113000025B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 王海霞;張明亮;薛俊冰;楊潔;呂琦
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種除磷吸附劑及其制備方法和應用。除磷吸附劑的原料為廢石灰石和污泥，廢石灰石為建筑石料、礦山開采生產過程產生的廢石料，污泥為污水處理過程產生的物料。制備方法為：將廢石灰石與污泥混合后，在管式爐中，進行加熱處理。利用廢石灰石改性生物炭達到有效去除水中磷酸鹽的目的。吸附磷酸鹽后的材料可以作為土壤改良劑，既可以作為緩釋磷肥促進植物生長，又可以作為鈍化劑修復Cd等重金屬污染土壤。

技術領域

本發明屬于污水除磷技術領域，具體涉及一種除磷吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

生物法、化學法和吸附法已廣泛應用于水體除磷，然而化學沉淀等方法需要較高投入成本和昂貴的維護費用，生物處理受碳源、水質等外界因子等影響較大，不易控制。吸附法因其成本低、易于控制和生態友好等優點引起了許多研究者的關注。以污泥為原料制備的生物炭作為吸附材料具有經濟和環境友好的雙重效益，然而生物炭中表面的負電荷等特性使得其對磷酸鹽的去除效果較差。通過對生物炭原料進行改性，提高其對磷酸鹽的吸附能力是十分必要的。

目前，La³⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等金屬陽離子改性生物炭已被證實可顯著提高對磷酸鹽的吸附性能。而Al³⁺、Fe³⁺和La³⁺在氧化還原或酸性條件下均可在水溶液中釋放，對水環境和水生生物具有毒性作用。而目前使用化學試劑(La³⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺)改性合成的材料操作復雜、成本高，限制了改性材料在實踐中的廣泛應用。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種除磷吸附劑及其制備方法和應用。利用廢石灰石改性污泥生物炭達到有效去除水中磷酸鹽的目的。石灰石是一種以CaCO₃為主要成分的六方晶體，具有成本低、分布廣泛、環境友好、無毒性等優點；而且吸附磷酸鹽后的材料可以作為土壤改良劑，既可以作為緩釋磷肥促進植物生長，又可以作為鈍化劑修復Cd等重金屬污染土壤，具有較高的開發利用價值。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

第一方面，一種除磷吸附劑，原料為廢石灰石和污泥，廢石灰石為建筑石料生產、石灰石礦石開采過程產生的廢料，污泥為污水處理過程產生的物料。

使用富含Ca的廢石灰石進行生物炭的改性，可以替代CaCl₂、Ca(OH)₂等化學試劑改性劑，在達到較好處理效果的同時，節約了成本。

在本發明的一些實施方式中，廢石灰石和污泥的干重質量比為2-6:1；優選為3-6:1。

第二方面，上述除磷吸附劑的制備方法，所述方法為：將廢石灰石與污泥混合后，在管式爐中，進行加熱處理，得到除磷吸附劑。

污泥經過加熱處理得到生物炭，利用廢石灰石天然礦物對生物炭進行改性，解決了提高生物炭對磷酸鹽的吸附效果差的問題。相比于現有的利用化學試劑進行改性生物炭的方法，具有成本較低的優點。

在本發明的一些實施方式中，加熱處理的溫度為600-900℃，時間為1-3h；優選為800℃，2h。800℃的高溫環境下對生物炭的改性效果較好。

在本發明的一些實施方式中，升溫速率為5-15℃/min；優選為10℃/min。

在本發明的一些實施方式中，廢石灰石與污泥混合前，先進行粉碎處理，粉碎后得到粒徑為小于等于0.1mm的廢石灰石粉。