CN101653722A

CN101653722A - 凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法及其应用

Info

Publication number: CN101653722A
Application number: CN200910144730A
Authority: CN
Inventors: 陈天虎; 汪家源; 谢晶晶; 陈斌; 潘敏
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2010-02-24

Abstract

凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法及其应用，其特征是选择凹凸棒石含量大于60％的凹凸棒石粘土矿石，经堆存、均化后，调节矿石含水量按重量百分比为40－50％，经挤压机剪切挤压成片状料；片状料在经晾干或烘干后粉碎成粉料，以及不同粒径的粒料；将粒料分别在300－500℃的温度下煅烧得到不同粒级的凹凸棒石粘土除磷吸附颗粒剂；将粉料以300－500℃的温度煅烧0.5－2小时得凹凸棒石粘土除磷吸附粉剂；或将粉料先造粒成颗粒料，再煅烧得凹凸棒石粘土除磷吸附颗粒剂。本发明为低浓度含磷水处理提供廉价、高效的吸附材料和方法。

Description

凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及以凹凸棒石粘土为原料制备除磷吸附剂的方法及其应用。

背景技术

工业废水和生活污水的直接排放，导致水体中磷的含量急剧上升。水体中过量的磷一方面来自外来的工业废水和生活污水，面源污染，另一方面还有其内源作用，即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐，从而增加磷的含量。通常磷的富营养化主要发生在湖泊、水库、海湾、平原河沟和沟渠、城市河流、城市景观水体等自净能力较差水域。近年来，渤海地区连续发生的赤潮就与海水中的磷、氮营养性物质含量较高有直接关系。据报导，富营养化污染已成为目前世界各国所共同面临的重大环境问题。

常用的废水除磷的方法有生物法、化学法、吸附法。生物法除磷出水磷酸盐中磷浓度一般在0.5mg/L以上，大大高于地面水体磷浓度标准。化学法除磷需要与生物处理相结合，否则形成的磷酸盐沉淀很难从水中沉淀分离。吸附法除磷是利用吸附剂提供的大比表面积，通过磷在吸附剂表面的吸附、离子交换或表面沉淀过程，实现磷酸盐从废水中分离。吸附法除磷工艺简单，运行可靠，可以作为生物法除磷的必要补充，也可以作为单独的除磷手段。

专利文献CN1817438公开了一种以离子吸附型稀土矿石和粘土为原料经配料、混合、造粒、高温焙烧、酸碱活化、干燥然得到除磷吸附剂，对磷的吸附容量达15mg/g，但是，这一技术方案生产周期长，焙烧温度高，能耗大。

专利文献CN101306343公开了利用凹凸棒石粘土制备水体除磷颗粒吸附剂的方法，是对凹凸棒石粘土进行粗选、粉碎、过筛后加水搅拌，高压增密机上用模具造粒铸型，高温电炉内焙烧制成水体除磷颗粒吸附剂，但在这一技术方案中，要求所使用的凹凸棒石粘土原料中白云石的含量大于20％，煅烧温度在600-800℃，一方面煅烧温度过高，使比表面积降低，而且导致能耗过高；另一方面过高的煅烧温度和高白云石含量使煅烧产物中产生过多的氧化钙和氧化镁，不仅影响产品的耐水性，而且使材料呈现强碱性，降低对磷的吸附作用。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种低廉、对磷具有高吸附能力、耐水性好可满足固定床吸附剂要求的凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法及其应用，为低浓度含磷水处理提供廉价、高效的吸附材料和方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法，其特点是按如下步骤进行：

a、选择凹凸棒石含量大于60％的凹凸棒石粘土矿石，经堆存、均化后，调节矿石含水量按重量百分比为40-50％，经挤压机剪切挤压成片状料；

b、所述片状料在经晾干或烘干后粉碎成粒径小于0.1mm的粉料，以及粒径分别为0.1-0.3、0.3-0.5及0.5-1mm筛分成不同的粒级的粒料；

c、将所述粒料分别在300-500℃的温度下煅烧0.5-2小时，得到不同粒级的凹凸棒石粘土除磷吸附颗粒剂；将所述粒径小于0.1mm的粉料以300-500℃的温度煅烧0.5-2小时，得凹凸棒石粘土除磷吸附粉剂；或将所述粒径小于0.1mm的粉料先造粒成颗粒料，再以300-500℃的温度煅烧0.5-2小时，得凹凸棒石粘土除磷吸附颗粒剂。

本发明凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法的特点是所述步骤c中对于粒径小于0.1mm的粉料的造粒是按重量百分比，向所述粉料中加入1-10％的粘结剂，分别造粒成粒径为1-1.5mm、1.5-3mm和3-6mm的粒料，所述粘结剂为水玻璃或偏铝酸钠；

本发明凹凸棒石粘土除磷吸附剂用于除磷的方法的特点是将所述凹凸棒石粘土除磷吸附粉剂配成悬浮液直接投加到待处理的含磷水体中；或将所述凹凸棒石粘土除磷吸附颗粒剂装填成为固定床吸附柱进行含磷水的处理。

本发明凹凸棒石粘土除磷吸附剂用于除磷的方法的特点是所述含磷水体是生活污水处理厂的出水、湖水、河流水、景观水，所述含磷水体的中可溶性磷的浓度小于1mg/L)。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明中涉及的凹凸棒石是直径为40nm、长度为1微米左右的天然一维纳米矿物材料，具有很高的比表面积，由于棒状晶体杂乱堆积可以构筑丰富的纳米孔隙，极大地有利于吸附过程的传质；以凹凸棒石粘土为原料，成本低廉。

2、本发明方法经实验表明，凹凸棒石粘土在300-500℃煅烧后，凹凸棒石晶体形貌基本保持不变，晶体结构发生不同程度的破坏，表面性质发生很大变化，利用凹凸棒石矿物的这一性质实现了凹凸棒石粘土的热活化和热改性。

3、本发明方法经实验表明，300-500℃高温煅烧凹凸棒石粘土对水中1mg/L的低浓度磷的吸附能力与未煅烧的凹凸棒石粘土相比由10％提高到95％，这是迄今为止为数不多的对磷具有较高吸附性能的材料之一。

4、本发明方法中凹凸棒石粘土经煅烧后具有一定得颗粒强度，可以制备成为颗粒材料，耐水性好，可以满足固定床吸附剂的要求，便于实际应用。

5、本发明除磷吸附剂能有效净化水中低浓度磷，达到II类地面水体标准，这是其它粘土矿物不具有的性能。

以下通过具体实施方式，对本发明作进一步说明。

具体实施方法

实施例1

选择凹凸棒石含量大于60％的凹凸棒石粘土矿石，经过预先堆存、均化。均化后的矿石调节含水量至重量百分比为40-50％，经挤压机剪切挤压成为片状物。挤压后的凹凸棒石粘土经过晾干或烘干，粉碎过0.1mm筛把小于0.1mm凹凸棒石粘土粉料在马弗炉中以500℃高温煅烧2小时，即得到凹凸棒石粘土除磷吸附粉剂。称量制备的除磷吸附剂粉剂0.1g投加到100ml含磷1mg/L水溶液中，搅拌吸附120分钟，静沉2小时，测上清液中磷浓度，得到出水磷浓度小于0.02mg/L，磷去除率为99.6％。

实施例2：

选择凹凸棒石含量大于60％的凹凸棒石粘土矿石，经过预先堆存、均化。凹凸棒石粘土经过晾干或烘干，粉碎成为小于0.1mm的粉料。向凹凸棒石粉料中按重量百分比5％加入偏铝酸钠粘结剂，成球为颗粒，将颗粒经过400℃高温煅烧2小时，即得到凹凸棒石粘土除磷吸附颗粒剂。将凹凸棒石粘土除磷吸附颗粒剂装填到直径5cm、高度100cm的实验柱，用蠕动泵上升流以水力停留时间1小时输入含磷1mg/L水溶液，测出水中磷浓度，得到出水累计流量超过8m³，磷浓度小于0.02mg/L。

Claims

1、一种凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法，其特征是按如下步骤进行：

2、根据权利要求1所述的凹凸棒石粘土除磷吸附剂的制备方法，其特征是所述步骤c中对于粒径小于0.1mm的粉料的造粒是按重量百分比，向所述粉料中加入1-10％的粘结剂，分别造粒成粒径为1-1.5mm、1.5-3mm和3-6mm的粒料，所述粘结剂为水玻璃或偏铝酸钠；

3、一种权利要求1所述凹凸棒石粘土除磷吸附剂用于除磷的方法，其特征是将所述凹凸棒石粘土除磷吸附粉剂配成悬浮液直接投加到待处理的含磷水体中；或将所述凹凸棒石粘土除磷吸附颗粒剂装填成为固定床吸附柱进行含磷水的处理。

4、根据权利要求3所述的凹凸棒石粘土除磷吸附剂用于除磷的方法，其特征是所述含磷水体是生活污水处理厂的出水、湖水、河流水、景观水，所述含磷水体的中可溶性磷的浓度小于1mg/L)。