[发明专利]一种可再生吸磷陶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸磷陶粒技术领域，具体涉及一种可再生吸磷陶粒及其制备方法。

技术背景

水体富营养化严重威胁到水生生物的生存和人类的健康，而含磷废水的不合理排放是导致水体富营养化的重要因素之一，提高污水深度处理除磷效率是控制水体富营养化的根本措施；磷是不可再生的主要肥源；研制经济、高效的除磷材料对水环境保护具有重要意义。

吸附法除磷具有高效、快速、无次生污染、运营简便和可回收磷资源等优点，具有广泛的应用前景。高效吸磷材料的研制是吸附法除磷的关键技术，已有吸磷材料包括：粘土类矿物质、工业废物、活性氧化铝、活性氧化铁、多孔材料负载稀有金属磷吸附层等，其中有些材料为粉状物料，使用中存在固液分离和重复利用等问题；有些材料吸磷能力较差，有些材料虽具有吸磷能力，但再生性较差；负载稀有金属，虽吸附容量较大，但性价比较低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足和缺陷，目的是提供一种吸磷能力强、固液分离容易、循环使用性好、性价比较高的吸磷陶粒。

为实现上述目的，本发明所采用技术方案的制备步骤是：

(1)将70~85wt%的粉煤灰、10~16wt%的造孔剂和5~14wt%的粘土粉分别在100~130℃下干燥2~4h，混合均匀，制得混合料；

(2)将混合料加入圆盘造球机中成球，成球过程采用的喷洒液为0.5~2.0%的硅酸钠溶液成；球后筛选出粒径为2~4mm的生球在130~160℃下干燥2~4h，然后在950~1100℃条件下焙烧30~50min，得到烧成的多孔陶粒；

(3)将烧成的多孔陶粒用0.10~0.30mol/L的HCl溶液浸泡16~24h，先用自来水清洗，再用蒸馏水或去离子水洗涤至洗涤水的pH值为中性，然后在100~110℃下干燥6~8h，得干燥后的多孔陶粒；

(4)将干燥后的多孔陶粒加入到浓度为0.5~2.0mol/L的ZrOCl₂溶液中，干燥后的多孔陶粒与ZrOCl₂溶液的体积比为1︰(1~2)，均匀混合，在80~110℃下干燥6~8h，得到负载陶粒；

(5)用0.1~0.3mol/L的NaOH溶液清洗负载陶粒，NaOH溶液与负载陶粒的体积比为(3~6)︰1，再用自来水清洗，然后用蒸馏水或去离子水洗涤负载陶粒，直至洗涤液的pH值为中性，最后在100~110℃下干燥4~6h，制得吸磷陶粒。

在上述技术方案中：粉煤灰的粒径小于45μm；造孔剂为煤粉或为淀粉，其粒径小于45μm；粘土粉的粒径小于45μm。 

本发明所制备的吸磷陶粒吸磷后能够解吸再生，反复使用，步骤如下：

 1、吸附：在pH值为6~7和总磷浓度为10~20mg/L的KH₂P0₄溶液中，吸磷陶粒添加量为0.1~0.2g/L，温度为30~40℃，摇床振荡速度为90~120r/min，振荡时间为16~18h；

2、解吸：将吸磷后的吸磷陶粒投加到10~15倍于吸磷陶粒体积的0.1~0.3mol/L的NaOH溶液中，在20~40℃下以90~120r/min振荡，振荡时间为16~18h；

3、将解吸后的吸磷陶粒按步骤1和步骤2重复循环使用6~8次。

其中，吸磷陶粒的第1次吸附的吸磷容量为6.5~9.0mg/g，第1次解吸率为30~40%；之后的循环使用过程中其吸附容量一直保持在0.5mg/g左右，解吸率均在70%以上。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点：

1、吸磷陶粒有较强的除磷能力，其饱和吸附量达到10~11mg/g，且对水中磷浓度变化有良好的适应性，处理后固液分离容易，出水水质较好，该吸磷陶粒容易装填滤池作为过滤材料，适用于各类废水和地表水的除磷。

2、吸磷陶粒的除磷能力可通过0.1~0.3mol/L的NaOH溶液解吸来恢复，其具备良好的重复使用能力。

3、吸磷陶粒制备过程中所用原料均较为廉价，该吸磷陶粒具有较高的性价比。

因此，本发明具有吸磷能力强、固液分离容易、循环使用性好、性价比较高的优点。

附图说明

图1为本发明的一种干燥后多孔陶粒的XRD图谱；

图2为本发明的一种吸磷陶粒的XRD图谱。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明，但本发明并不限于下述实施例。

本具体实施方式中：粉煤灰、煤粉、淀粉和粘土粉的粒径均小于45μm，实施例中不再赘述。

实施例1