[发明专利]一种矿物型除磷剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种矿物型除磷剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将膨润土、沸石、石膏按比例混合研磨，过100目筛，得到矿物混合原料；(2)将步骤(1)的矿物混合原料和硫酸亚铁加入至水或硫酸溶液中搅拌混合均匀，陈化12～48小时得到前驱体；(3)将步骤(2)制备得到所述前驱体进行干燥，干燥后的所述前驱体中加入氯酸盐，研磨后即得到所述矿物型除磷剂。

技术领域

本发明属于非金属矿物材料技术领域，涉及水处理技术领域，具体涉及一种矿物型除磷剂及其制备方法。

背景技术

我国湖泊中水体富养化非常严重，氮和磷是引起水体富营养化的关键因子。其中，磷主要来自废水中的磷酸盐，是造成水体污染、发黑发臭、湖泊富营养化的主要原因。当前，对于污水中磷的去除目前水体除磷的方法主要有强化曝气、混凝沉淀、化学沉淀、吸附等物理化学方法，针对不同的废水来源应采用不同的除磷技术。现有技术中，污水除磷主要是采用生物法，通过好氧细菌对磷进行硝化分解和吸收，这种方法只能去除污水中的磷但并不能回收。

但是，磷在我国是短缺资源，如何将水体中的磷回收，将其资源化利用是目前研究的重点。吸附法是去除和回收磷酸盐一种简便可靠的办法，即使用具有吸附作用的材料将磷从水体中提取出来。采取吸附法中吸附剂的选择是决定污水中磷去除效率的重要依据。目前常用的吸附剂主要包括土壤、炉渣、沸石、活性炭等及一些新型的吸附剂，如膨润土、蛭石、凹凸棒石等粘土矿物。然而，由于天然粘土矿物在水体中分散程度高及晶体中的钙离子、镁离子等可交换性阳离子的存在而容易形成团聚体等原因，对污水水体中磷的去除效果较差。

以膨润土为例，膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土矿物，主要的矿物化学成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO等，其晶体结构具有较大的比表面积，使膨润土具有较高的吸附性能。但是，膨润土的晶胞带有负电荷，彼此同性相排斥，因此难以凝聚成较大颗粒，因此对膨润土进行表面改性，消除表面的负电荷，是制备絮凝剂的重要方法。目前现有的膨润土改性方法，包括盐酸改性、氯化钙无机改性等来提高膨润土对磷的处理效率好，例如中国发明专利CN108097205A公开了一种利用膨润土制备污水高效除磷吸附剂的方法，该方法利用膨润土制备污水高效除磷吸附剂的方法，以天然膨润土为原料，用水调成浆状后加入5％的氢氧化钙，混匀，干燥，经过400℃热处理后，制得的吸附剂对磷的理论最大吸附量达19.5mg/g。该水体除磷吸附剂将在农业养殖污水及城市污水处理厂排放污水等污水水体中的磷吸附去除具有广泛应用。但是改性后的吸附剂极易对环境造成二次污染且经处理后磷的排放仍然达不到一级A类水排放标准，不能满足排放需求。

另一方面，现有技术较为高效的改性方法，是采用稀有金属对膨润土(蒙脱石)进行改性，例如中国发明专利CN111744454A公开了一种复合除磷吸附剂碳酸氧镧负载蒙脱石的制备方法，该方法将蒙脱石溶解在强酸溶液中，搅拌均匀；将酸改性的蒙脱石用去离子水反复洗涤至中性，抽滤；将滤饼烘干，得到改性蒙脱石；按摩尔比称取酸于烧杯中，加入少量去离子水，搅拌均匀；加入定量的改性蒙脱石，加入少量去离子水继续搅拌使其混合均匀；转移到烘箱内，烘干。将前驱体转移到马弗炉内，煅烧。冷却至室温后，研磨均匀，得到复合除磷吸附剂碳酸氧镧负载蒙脱石，可用于含磷废水处理领域。但是，稀有金属成本高，该改性方法虽然较传统改性方法具有更佳的除磷效果，但是由于成本高，不适宜大面积的推广。

显然易见，现有技术改性后的材料，或存在成本高，或效率不高，或工艺复杂，或存在二次污染等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿物型除磷剂及其制备方法，其以天然矿物为基材，通过无机复合改性，提高了矿物原料对磷酸根的吸附能力，增强了材料的絮凝作用，同时具有氧化消毒效果，具有绿色、安全、高效等优点，且生产成本低，工艺简单，适宜推广进行大批量的生产。

为实现上述的目的，本发明提供了一种矿物型除磷剂的制备方法，包括以下步骤：