專利名稱：一種可再生吸磷陶粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于吸磷陶粒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可再生吸磷陶粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重威脅到水生生物的生存和人類的健康，而含磷廢水的不合理排放是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素之一，提高污水深度處理除磷效率是控制水體富營(yíng)養(yǎng)化的根本措施；磷是不可再生的主要肥源；研制經(jīng)濟(jì)、高效的除磷材料對(duì)水環(huán)境保護(hù)具有重
要意義。吸附法除磷具有高效、快速、無次生污染、運(yùn)營(yíng)簡(jiǎn)便和可回收磷資源等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。高效吸磷材料的研制是吸附法除磷的關(guān)鍵技術(shù)，已有吸磷材料包括粘土類礦物質(zhì)、工業(yè)廢物、活性氧化鋁、活性氧化鐵、多孔材料負(fù)載稀有金屬磷吸附層等，其中有些材料為粉狀物料，使用中存在固液分離和重復(fù)利用等問題；有些材料吸磷能力較差，有些材料雖具有吸磷能力，但再生性較差；負(fù)載稀有金屬，雖吸附容量較大，但性價(jià)比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，目的是提供一種吸磷能力強(qiáng)、固液分離容易、循環(huán)使用性好、性價(jià)比較高的吸磷陶粒。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用技術(shù)方案的制備步驟是
(1)將7(T85wt%的粉煤灰、l(Tl6wt%的造孔劑和5 Hwt%的粘土粉分別在10(Tl30°C 下干燥2、h，混合均勻，制得混合料；
(2)將混合料加入圓盤造球機(jī)中成球，成球過程采用的噴灑液為0.5^2. 0%的硅酸鈉溶液成；球后篩選出粒徑為2 4mm的生球在13(Tl60°C下干燥2、h，然后在95(TllO(TC條件下焙燒3(T50min，得到燒成的多孔陶粒；
(3)將燒成的多孔陶粒用0.1(T0. 30mol/L的HCl溶液浸泡16 24h，先用自來水清洗， 再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性，然后在10(Γ110 下干燥6、h，得干燥后的多孔陶粒；
(4)將干燥后的多孔陶粒加入到濃度為0.5^2. 0!1101/1的&0(12溶液中，干燥后的多孔陶粒與^OCl2溶液的體積比為1 (廣2)，均勻混合，在8(Tll(TC下干燥6、h，得到負(fù)載陶粒；
(5)用0.Γ0. 3mol/L的NaOH溶液清洗負(fù)載陶粒，NaOH溶液與負(fù)載陶粒的體積比為 (3飛)1，再用自來水清洗，然后用蒸餾水或去離子水洗滌負(fù)載陶粒，直至洗滌液的PH值為中性，最后在10(Γ110 下干燥4飛h，制得吸磷陶粒。在上述技術(shù)方案中粉煤灰的粒徑小于45 μ m ；造孔劑為煤粉或?yàn)榈矸?，其粒徑小?5 μ m ；粘土粉的粒徑小于45 μ m。本發(fā)明所制備的吸磷陶粒吸磷后能夠解吸再生，反復(fù)使用，步驟如下
1、吸附在PH值為6 7和總磷濃度為l(T20mg/L的KH2PO4溶液中，吸磷陶粒添加量為0. Γ0. 2g/L，溫度為3(T40°C，搖床振蕩速度為9(Tl20r/min，振蕩時(shí)間為16 1 ；
2、解吸將吸磷后的吸磷陶粒投加到1(Γ15倍于吸磷陶粒體積的0.Γ0. 3mol/L的 NaOH溶液中，在2(T40°C下以9(Tl20r/min振蕩，振蕩時(shí)間為16 18h ；
3、將解吸后的吸磷陶粒按步驟1和步驟2重復(fù)循環(huán)使用6、次。其中，吸磷陶粒的第1次吸附的吸磷容量為6. 5 9. Omg/g，第1次解吸率為 30^40% ；之后的循環(huán)使用過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。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、吸磷陶粒有較強(qiáng)的除磷能力，其飽和吸附量達(dá)到l(Tllmg/g，且對(duì)水中磷濃度變化有良好的適應(yīng)性，處理后固液分離容易，出水水質(zhì)較好，該吸磷陶粒容易裝填濾池作為過濾材料，適用于各類廢水和地表水的除磷。2、吸磷陶粒的除磷能力可通過0. Γ0. 3mol/L的NaOH溶液解吸來恢復(fù)，其具備良好的重復(fù)使用能力。3、吸磷陶粒制備過程中所用原料均較為廉價(jià)，該吸磷陶粒具有較高的性價(jià)比。因此，本發(fā)明具有吸磷能力強(qiáng)、固液分離容易、循環(huán)使用性好、性價(jià)比較高的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的一種干燥后多孔陶粒的XRD圖譜； 圖2為本發(fā)明的一種吸磷陶粒的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例。本具體實(shí)施方式
中粉煤灰、煤粉、淀粉和粘土粉的粒徑均小于45 μ m，實(shí)施例中不再贅述。實(shí)施例1
一種可再生吸磷陶粒及其制備方法。其制備步驟如下
(1)將70 75wt%的粉煤灰、13 16襯％的煤粉和12 Hwt%的粘土粉分別在12(Tl30°C下干燥2 3h，混合均勻，制得混合料；
(2)將混合料加入圓盤造球機(jī)中成球，成球過程采用的噴灑液為0.5^2. 0%的硅酸鈉溶液成；球后篩選出粒徑為2 4mm的生球在13(Tl50°C下干燥3 4h，然后在95(Tl00(TC條件下焙燒4(T50min，得到燒成的多孔陶粒；
(3)將燒成的多孔陶粒用0.1(T0. 20mol/L的HCl溶液浸泡20 24h，先用自來水清洗， 再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性，然后在10(T105°C下干燥7、h，得干燥后的多孔陶粒；
(4)將干燥后的多孔陶粒加入到濃度為0.5 1.0!1101/1的&0(12溶液中，干燥后的多孔陶粒與^OCl2溶液的體積比為1 (廣1.5)，均勻混合，在8(Γ100 下干燥疒8h，得到負(fù)載陶粒；
(5)用0.Γ0. 3mol/L的NaOH溶液清洗負(fù)載陶粒，NaOH溶液與負(fù)載陶粒的體積比為 (3、) 1，再用自來水清洗，然后用蒸餾水或去離子水洗滌負(fù)載陶粒，直至洗滌液的PH值為中性，最后在10(T105°C下干燥5飛h，制得吸磷陶粒。圖1為本實(shí)施例中的一種干燥后多孔陶粒的XRD圖譜；圖2為本實(shí)施例中的一種吸磷陶粒的XRD圖譜。對(duì)比圖1可發(fā)現(xiàn)圖2中出現(xiàn)^O2的特征峰，說明有^O2負(fù)載于吸磷陶粒之中。本實(shí)施例所制備的吸磷陶粒吸磷后能夠解吸再生，反復(fù)使用，具體步驟如下
1、吸附在PH值為6 7和總磷濃度為l(T20mg/L的KH2PO4溶液中，吸磷陶粒添加量為
0.Γ0. 2g/L，溫度為3(T40°C，搖床振蕩速度為9(Tl20r/min，振蕩時(shí)間為16 1 ；
2、解吸將吸磷后的吸磷陶粒投加到1(Γ15倍于吸磷陶粒體積的0.Γ0. 3mol/L的 NaOH溶液中，在2(T40°C下以9(Tl20r/min振蕩，振蕩時(shí)間為16 18h ；
3、將解吸后的吸磷陶粒按步驟1和步驟2重復(fù)循環(huán)使用6、次。其中，吸磷陶粒的第1次吸附的吸磷容量為6. 5^9. Omg/g,第1次解吸率為 30^40% ；之后的循環(huán)使用過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。實(shí)施例2
一種可再生吸磷陶粒及其制備方法。其制備步驟如下
(1)將75 78wt%的粉煤灰、l(Tl3wt%的煤粉和11 Hwt%的粘土粉分別在10(Tl20°C下干燥3、h，混合均勻，制得混合料；
(2)將混合料加入圓盤造球機(jī)中成球，成球過程采用的噴灑液為0.5^2. 0%的硅酸鈉溶液成；球后篩選出粒徑為2 4mm的生球在15(Tl60°C下干燥2 3h，然后在100(Tll00°C條件下焙燒3(T40min，得到燒成的多孔陶粒；
(3)將燒成的多孔陶粒用0.2(T0. 30mol/L的HCl溶液浸泡16 20h，先用自來水清洗， 再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性，然后在川日，川！下干燥^^！，得干燥后的多孔陶粒；
(4)將干燥后的多孔陶粒加入到濃度為1.(Γ2. Omol/L的&0C12溶液中，干燥后的多孔陶粒與&0C12溶液的體積比為1 (1.5 2.0)，均勻混合，在10(Tll(TC下干燥6 7h，得到負(fù)載陶粒；
(5)用0.Γ0. 3mol/L的NaOH溶液清洗負(fù)載陶粒，NaOH溶液與負(fù)載陶粒的體積比為 (4^6) 1，再用自來水清洗，然后用蒸餾水或去離子水洗滌負(fù)載陶粒，直至洗滌液的pH值為中性，最后在105 110°C下干燥5飛h，制得吸磷陶粒。本實(shí)施例所制備的吸磷陶粒吸磷后能夠解吸再生，反復(fù)使用，具體步驟同實(shí)施例1。實(shí)施例3
一種可再生吸磷陶粒及其制備方法。其制備步驟如下
(1)將78 82wt%的粉煤灰、12 15wt%的淀粉和5 7wt%的粘土粉分別在ll(Tl3(TC下干燥2lh，混合均勻，制得混合料；
(2)將混合料加入圓盤造球機(jī)中成球，成球過程采用的噴灑液為0.5^2. 0%的硅酸鈉溶液成；球后篩選出粒徑為2 4mm的生球在13(Tl40°C下干燥3 4h，然后在95(Tl00(TC條件下焙燒4(T50min，得到燒成的多孔陶粒；
(3)將燒成的多孔陶粒用0.1(T0. 20mol/L的HCl溶液浸泡16 20h，先用自來水清洗，
5再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性，然后在10(T105°C下干燥7、h，得干燥后的多孔陶粒；
(4)將干燥后的多孔陶粒加入到濃度為0.5^1. 2mol/L的&0C12溶液中，干燥后的多孔陶粒與^OCl2溶液的體積比為1 (廣1.4)，均勻混合，在8(Γ100 下干燥疒8h，得到負(fù)載陶粒；
(5)用0.Γ0. 3mol/L的NaOH溶液清洗負(fù)載陶粒，NaOH溶液與負(fù)載陶粒的體積比為 (3飛)1，再用自來水清洗，然后用蒸餾水或去離子水洗滌負(fù)載陶粒，直至洗滌液的PH值為中性，最后在10(T105°C下干燥5飛h，制得吸磷陶粒。本實(shí)施例所制備的吸磷陶粒吸磷后能夠解吸再生，反復(fù)使用，具體步驟同實(shí)施例 1。實(shí)施例4
一種可再生吸磷陶粒及其制備方法。其制備步驟如下
(1)將82 85wt%的粉煤灰、l(Tl2wt%的淀粉和5 8wt%的粘土粉分別在10(Tll0°C下干燥3 4h，混合均勻，制得混合料；
(2)將混合料加入圓盤造球機(jī)中成球，成球過程采用的噴灑液為0.5^2. 0%的硅酸鈉溶液成；球后篩選出粒徑為2 4mm的生球在14(Tl60°C下干燥2 池，然后在100(Tll00°C條件下焙燒3(T40min，得到燒成的多孔陶粒；
(3)將燒成的多孔陶粒用0.2(T0. 30mol/L的HCl溶液浸泡20 24h，先用自來水清洗， 再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性，然后在川日，川！下干燥^^！，得干燥后的多孔陶粒；
(4)將干燥后的多孔陶粒加入到濃度為1.H Omol/L的&0C12溶液中，干燥后的多孔陶粒與^OCl2溶液的體積比為1 (1.4 2.0)，均勻混合，在10(Tll(TC下干燥6 7h，得到負(fù)載陶粒；
(5)用0.Γ0. 3mol/L的NaOH溶液清洗負(fù)載陶粒，NaOH溶液與負(fù)載陶粒的體積比為 (5飛)1，再用自來水清洗，然后用蒸餾水或去離子水洗滌負(fù)載陶粒，直至洗滌液的PH值為中性，最后在105 110°C下干燥4、h，制得吸磷陶粒。本實(shí)施例所制備的吸磷陶粒吸磷后能夠解吸再生，反復(fù)使用，具體步驟同實(shí)施例 1。本具體實(shí)施方式
具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、吸磷陶粒有較強(qiáng)的除磷能力，其飽和吸附量達(dá)到l(Tllmg/g，且對(duì)水中磷濃度變化有良好的適應(yīng)性，處理后固液分離容易，出水水質(zhì)較好，該吸磷陶粒容易裝填濾池作為過濾材料，適用于各類廢水和地表水的除磷。2、吸磷陶粒的除磷能力可通過0. Γ0. 3mol/L的NaOH溶液解吸來恢復(fù)，其具備良好的重復(fù)使用能力。3、吸磷陶粒制備過程中所用原料均較為廉價(jià)，該吸磷陶粒具有較高的性價(jià)比。因此，本具體實(shí)施方式
具有吸磷能力強(qiáng)、固液分離容易、循環(huán)使用性好、性價(jià)比較高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種可再生吸磷陶粒的制備方法，其特征在于所述可再生吸磷陶粒的制備步驟是(1)將7(T85wt%的粉煤灰、l(Tl6wt%的造孔劑和5 Hwt%的粘土粉分別在10(Tl30°C 下干燥2、h，混合均勻，制得混合料；(2)將混合料加入圓盤造球機(jī)中成球，成球過程采用的噴灑液為0.5^2. 0%的硅酸鈉溶液；成球后篩選出粒徑為2 4mm的生球在13(Tl60°C下干燥2、h，然后在95(TllO(TC條件下焙燒3(T50min，得到燒成的多孔陶粒；(3)將燒成的多孔陶粒用0.1(T0. 30mol/L的HCl溶液浸泡16 24h，先用自來水清洗， 再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性，然后在10(Γ110 下干燥6、h，得干燥后的多孔陶粒；(4)將干燥后的多孔陶粒加入到濃度為0.5^2. 0!1101/1的&0(12溶液中，干燥后的多孔陶粒與^OCl2溶液的體積比為1 (廣2)，均勻混合，在8(Tll(TC下干燥6、h，得到負(fù)載陶粒；(5)用0.Γ0. 3mol/L的NaOH溶液清洗負(fù)載陶粒，NaOH溶液與負(fù)載陶粒的體積比為 (3飛)1，再用自來水清洗，然后用蒸餾水或去離子水洗滌負(fù)載陶粒，直至洗滌液的PH值為中性，最后在10(Γ110 下干燥4飛h，制得吸磷陶粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生吸磷陶粒的制備方法，其特征在于所述粉煤灰的粒徑小于45 μ m0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生吸磷陶粒的制備方法，其特征在于所述造孔劑為煤粉或?yàn)榈矸郏淞叫∮?5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生吸磷陶粒的制備方法，其特征在于所述粘土粉的粒徑小于45 μ m0
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的可再生吸磷陶粒的制備方法所制備的可再生吸磷陶粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可再生吸磷陶粒及其制備方法。其技術(shù)方案是將70~85wt%的粉煤灰、10~16wt%的造孔劑和5~14wt%的粘土粉分別干燥后混合均勻；成球后在950~1100℃條件下焙燒30~50min，得到燒成的多孔陶粒；將燒成的多孔陶粒依次經(jīng)HCl浸泡、水洗和烘干，負(fù)載水合氧化鋯制備出吸磷陶粒。本發(fā)明制備的吸磷陶粒能直接投入或裝填成過濾柱以去除水中的磷，吸附后的吸磷陶?？捎肗aOH溶液解吸再生，對(duì)磷的飽和吸附量達(dá)到10~11mg/g，且對(duì)水中磷濃度變化有良好的適應(yīng)性，處理后固液分離容易，出水水質(zhì)較好。本發(fā)明具有吸磷能力強(qiáng)、固液分離容易、循環(huán)使用性好和性價(jià)比較高的優(yōu)點(diǎn)，適用于各類廢水和地表水的除磷。
文檔編號(hào)C02F1/58GK102515830SQ201210001329
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者劉志軍, 雷國(guó)元 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)