[发明专利]一种水中除磷吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂的制备方法，具体涉及一种水中除磷吸附剂的制备方法，属于环境工程领域。

背景技术

随着经济社会的发展，含磷的洗涤剂、农药和化肥被大量使用，严重污染环境水体。。受磷污染的水体容易导致藻类大量繁殖，藻体死亡后分解会使水体产生霉味和臭味。研究表明，磷是造成水体富营养化的重要因子，因此废水除磷是预防水体富营养化的重要手段。

吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的亲和力来实现的除磷方法。磷通过在吸附剂表面的物理化学吸附、离子交换、表面沉淀等过程，实现磷从污水中的分离，并可进一步通过解吸处理回收磷资源。吸附法除磷的关键在于寻找高效的吸附剂。对于天然吸附剂，吸附作用主要依靠其巨大的比表面积，该类吸附剂以物理吸附为主。虽然这类吸附剂对磷的吸附量比较低，但是价格便宜且容易获得。为了提高天然吸附剂的吸附量，往往需要对其进行改性，增加其表面吸附活性点位，从而提高对水中磷的吸附性能。

高岭土作为一种普通的天然吸附剂对水中磷的吸附能力比较差，因而需要对其改性，如中国专利申请(公开号：106492746A)中公开了一种改性高岭土的方法，并应用于畜禽废水中除磷。该方法通过酸改性提高高岭土的比表面积以达到提高对磷的吸附能力。而本发明采用高岭土浸渍海水获取海水中的钙镁资源，最后干燥煅烧后获得负载CaO/MgO的高岭土吸附剂。因而本改性方法与上述已经公开的方法有着本质的区别。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种水中高效除磷吸附剂的制备方法，该制备方法简便且成本低。

为实现本发明的上述目，需通过如下技术方案实现：一种水中除磷吸附剂的制备方法，所述的方法包括如下步骤：

向高岭土中加入海水，室温下机械搅拌混合，待自然沉淀后去除澄清液，用水洗涤，得高岭土泥浆；将高岭土泥浆先干燥，再粉碎，然后煅烧得水中除磷吸附剂。

CaO和MgO能与磷酸盐发生反应，生成Ca₃(PO₄)₂(Ksp＝2×10^-29)、CaHPO₄(Ksp＝1×10^-7)和Mg₃(PO₄)₂(Ksp＝1.04×10^-24)。可见Ca₃(PO₄)₂、CaHPO₄和Mg₃(PO₄)₂的Ksp比较低，因而CaO和MgO去除磷酸盐的反应容易进行且生成的反应物稳定。但是直接投加CaO和MgO去除水中磷不容易回收反应物。因而需要将CaO和MgO负载在一定的材料上。如果直接配置钙离子和镁离子的溶液，再将材料浸渍在溶液中，通过煅烧获得含有CaO和MgO的吸附剂，会大大增加生产成本。而海水中存在大量的钙和镁资源(如图1所示)，本发明通过高岭土浸渍海水，获取海水中的钙离子和镁离子，通过不同温度煅烧转化为含有CaO和MgO的吸附剂(如图2所示)，用于去除水中的磷，不仅与背景技术中高岭土酸改性有本质区别，还大大降低了制备成本。

在上述水中除磷吸附剂的制备方法中，每克高岭土中海水的加入量为0.02-0.1L。

在上述水中除磷吸附剂的制备方法中，机械搅拌的时间为4-8h。

在上述水中除磷吸附剂的制备方法中，干燥的温度为90-110℃。浸渍海水后的高岭土经过滤后，若直接高温煅烧容易发生板结。因而，将浸渍海水后的高岭土先在90-110℃下干燥，使得负载在高岭土上Ca²⁺和Mg²⁺转化为CaCO₃和MgCO₃，同时使高岭土干燥，然后研磨成粉末，最后将粉末再在高温下煅烧，如此进行不容易发生大块板结，同时提高CaCO₃和MgCO₃转化为CaO和MgO的转化率。

作为优选，所述干燥的温度为105℃。

在上述水中除磷吸附剂的制备方法中，煅烧的温度为500-800℃。如果温度过低，CaCO₃和MgCO₃不能完全分解为CaO和MgO。如果煅烧温度过高容易使吸附剂颗粒板结，导致微孔和介孔消失，同时吸附剂的比表面积也降低。

作为优选，所述煅烧的温度为600℃。