[发明专利]一种处理高浓度含磷废水的复合除磷剂的制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中废水处理领域，涉及一种处理高浓度含磷废水的复合除磷剂的制备和应用方法。

背景技术

人类对环境资源的不断开发和利用，使得大量含有磷的生活污水以及工厂废水排放到河流湖泊，增加了水体营养物质的负荷，导致水体的富营养化，给工业、农业、水产业及生活方面的用水都带来了危害，因此各种除磷方法也相应应用于废水的处理。

除磷方法分为物理法、化学法和生物法。物理法因成本过高，技术复杂而很少得到应用。生物除磷法可以避免化学除磷法可能带来的二次污染，运行费用较低，但除磷率不是很高。化学除磷法除磷率较高，稳定可靠，但容易造成二次污染。如铝盐和钙盐等产生的金属离子能与废水中的磷酸根生成难溶性磷酸盐沉淀而除去废水中的磷酸根离子。但是铝盐价格较高，处理成本不经济，钙盐需要在较高pH条件下才能达到较高的除磷率，对于高浓度的工业废水而言，如简单的用铝盐或者钙盐进行处理，需要调节pH进行处理，处理之后又要调回中性，会消耗一部分药品，不够经济，药剂费用较高，并且经沉淀产设功能的污泥含水量大，难以处理，容易造成二次污染。

为了克服以上存在的问题，研究者们提出了矿物结晶除磷技术。目前较多的学者们用雪硅钙石为晶种，与废水中的磷酸根离子生成羟基磷灰石在雪硅钙石上形成晶体，但雪硅钙石只是作为晶种，并不能作为除磷剂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种处理高浓度含磷废水的复合除磷剂及制备和应用方法，该除磷剂原料廉价易得，制备方法简单，使用效果好。对环境的污染的处理提供了新思路。

本发明的技术方案为：

处理高浓度含磷废水的复合除磷剂，以沸石、硅酸钠、氧化钙、水为原料，通过水热合成得到复合除磷剂，其特征在于：所述复合除磷剂中的铝含量为2.0～3.0％，钙含量为18～20％，二氧化硅含量为25～28％，晶体外观为白色固体颗粒，对复合除磷剂进行XRD和红外表征；XRD图谱表明，衍射峰的位置符合雪硅钙石的标准衍射峰，而红外图谱表明，红外峰与雪硅钙石的红外峰一致，说明合成的复合除磷剂为雪硅钙石晶体。

处理高浓度含磷废水的复合除磷剂的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

a)取沸石0.9～1.0g，硅酸钠2.5～3.0g，氧化钙1.2～1.6g，水20～30g，超声振荡后倒入50mL反应釜中；

b)采用程序升温，升温速率为5℃/min，升温至180℃进行反应，反应时间8～10h后，冷却，过滤，得到白色固体物质，固体物质经洗涤，烘干后得到复合除磷剂。

将上述制得的复合除磷剂进行XRD和红外表征；XRD图谱表明，衍射峰的位置符合雪硅钙石的标准衍射峰，而红外图谱表明，红外峰与雪硅钙石的红外峰一致，说明合成的复合除磷剂为雪硅钙石晶体。

本发明复合除磷剂的应用方法为：在含磷浓度为20mg/L～100mg/L的废水中，投加复合除磷剂晶体的质量为4.0g/L，搅拌时间为1h，出水废水中的残留磷的浓度达到国家一级排放标准。

本发明复合除磷剂以沸石为原料，加入硅酸钠和氧化钙，在高温高压下水热合成得到一种雪硅钙石的晶体，雪硅钙石中的Si⁴⁺部分被Al³⁺所取代，本发明的优点和有益效果是：

本发明提供的复合除磷剂合成方法不需要苛刻的设备条件、操作安全简便、原料简单且生产成本较低、反应条件简单、能够实现放大生产。

高浓度含磷废水(磷含量20mg/l-100mg/l)经处理后的磷含量达到国家一级排放标准(0.5mg/L)，磷的除去率≥98.1％以上，复合除磷剂除磷的效率与温度有关，废水温度越高，除磷效率越大。

本发明的复合除磷剂适用于高浓度废水处理，利用次数在12次以上。

附图说明

图1为本发明实施例1至4所合成的复合除磷剂的XRD图谱。

图2为本发明为实施例1至4所合成的复合除磷剂及雪硅钙石的标准的红外图谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

a)取0.912g沸石，2.83g硅酸钠，1.536g氧化钙，25.0g水，充分搅拌后置于50mL反应釜中，升温速率5℃/min，升温至180℃进行反应，反应时间10h，冷却，过滤得到白色固体物质，固体物质经洗涤，烘干后得到复合除磷剂。