專利名稱：一種利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)固體廢棄物資源化領(lǐng)域，特別是一種利用氨堿廠廢渣作為吸附劑去除污水中磷的方法。
背景技術(shù)：
氨堿廠廢渣是生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的廢渣，制得一噸堿約排放固體廢渣約30(T350Kg。大量的堿渣被堆置而未被利用，長時間定點(diǎn)堆放，不僅占用大量的土地資源，而且還會對大氣、地下水環(huán)境等造成嚴(yán)重影響。目前，堿渣的主要綜合利用方法包括兩方面一是用于建筑工程領(lǐng)域，可以作為建筑材料的原料來成產(chǎn)水泥、磚等建材；二是作為工業(yè)原料，經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に嚳梢灾频贸恋硖妓徕}、煙氣脫硫劑等。然而將堿渣應(yīng)用于環(huán)境領(lǐng)域，尤其是水處理方面的應(yīng)用很少。隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，由于人類活動而引起的水體富營養(yǎng)化案例越來越多，從而水體除磷也日益受到研究者的重視。目前除磷主要有沉淀法、生物法、吸附法等。其中吸附法由于工藝簡單、操作方便、處理效果好而陪受關(guān)注。吸附法中吸附劑的選擇是關(guān)鍵?；钚匝趸X、氧化硅等因其具有較大的比表面和較多的吸附位點(diǎn)而被廣泛使用，但其缺點(diǎn)在于原材料價格較高，提高了處理成本；一些諸如鋼渣、粉煤灰等價格低廉的吸附劑，雖然它們處理效果好，但由于其成分復(fù)雜，往往會有有害離子溶入水中，導(dǎo)致二次污染；還有一些天然的吸附劑，例如蛋殼，雖然不會造成二次污染，但其吸附容量小，如要吸附高濃度的 磷，需要量比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是針對越來越嚴(yán)重的水體磷污染，為了更好的利用氨堿廠堿渣，將堿渣作為吸附劑來去除水體中的磷污染物的方法。本方法與現(xiàn)有除磷方法相比具有無二次污染的顯著特點(diǎn)，吸附完的含磷物質(zhì)可以作為制肥原料而被再次利用，且本方法符合以廢制廢的環(huán)保理念。為解決本發(fā)明提出的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，其特征在于它包括如下步驟
1)將堿渣破碎至1(Γ20目，用水洗凈，8(Γ110 烘干，磨細(xì)至過10(Γ140目篩得到吸附材料(堿渣粉)，備用；
2)將吸附材料按O.Γ0. 5g/100mL比例加入到磷含量為50mg/L以下的廢水反應(yīng)器中，充分混合反應(yīng)；
3)調(diào)節(jié)含磷廢水pH為5 12，充分混合反應(yīng)時控制轉(zhuǎn)速為15(T200r/min，反應(yīng)時間為8 10小時，溫度為25 55。。；
4)液固分離最終通過離心分離或沉淀分離得到除磷后的水；吸附完的材料可以作為制肥原料而被再次利用。
本發(fā)明的原理在于據(jù)表征測試，堿渣的表面成蜂窩狀，比表面積約為31m2/g，具有豐富的吸附位點(diǎn)；堿渣主要礦物成分為方解石，含有鈣、鎂、鋁等活性物質(zhì)，可以與水中的離子想結(jié)合，從而達(dá)到吸附去除效果。堿渣的沉降性能好，可以有效的實現(xiàn)吸附完的泥水分離。本發(fā)明的有益效果依照本發(fā)明堿渣不需要復(fù)雜的加工或改造，簡單的破碎、洗凈烘干后經(jīng)過磨細(xì)，即可對廢水中磷污染物有良好的吸附去除作用。本發(fā)明利用氨堿廠堿渣，不僅實現(xiàn)了以廢治廢，獲得了較高的磷去除率(廢水中磷去除率可達(dá)90%以上)，而且吸附完的材料可以作為制肥原料而被再次利用，同時實現(xiàn)了無二次污染。本發(fā)明為氨堿廠堿渣綜合利用開辟了新途徑，變廢為寶，開拓了堿渣的潛在環(huán)保價值，符合以廢制廢環(huán)保理念，具有廣范的實用意義。


圖1是實施例1中吸附時間與磷去除率的關(guān)系圖。圖2是實施例1中吸附材料投加量與磷去除率的關(guān)系圖。圖3是實施例1中吸附溫度與磷去除率的關(guān)系圖。圖4是實施例1中進(jìn)水磷濃度與磷去除率的關(guān)系圖。圖5是實施例1中進(jìn)水pH與磷去除率的關(guān)系圖。
具體實施例方式實施例1 :
為了確定堿渣吸附廢水中磷的最佳條件，先用模擬廢水進(jìn)行一系列影響因素的吸附試驗。用KH2PO4配置含磷模擬廢水，將吸附材料與模擬廢水混合，裝入錐形瓶中，在恒溫振蕩培養(yǎng)箱中振蕩，充分混合反應(yīng)，反應(yīng)后的泥水混合物經(jīng)離心取上清夜，利用鑰銻抗分光光度法測定上清液中磷濃度。對比初始濃度及殘余濃度，即可得知吸附材料對廢水中磷污染物的去除率、吸附容量等吸附性能。各影響因素的實驗方法如下
吸附時間固定初始進(jìn)水磷濃度，吸附材料投加量，反應(yīng)溫度，恒溫振蕩器轉(zhuǎn)速，PH值，測定不同吸附時間堿渣粉對磷的吸附狀況，確定飽和吸附時間。堿渣粉投加量固定初始進(jìn)水磷濃度，反應(yīng)溫度，恒溫振蕩器轉(zhuǎn)速，pH值，吸附時間，改變堿渣粉投加量，測定其對吸附的影響。吸附溫度固定初始進(jìn)水磷濃度，堿渣粉投加量，恒溫振蕩器轉(zhuǎn)速，pH值，吸附時間，改變吸附溫度，測定其對吸附的影響。進(jìn)水磷濃度固定堿渣粉投加量，吸附溫度，恒溫振蕩器轉(zhuǎn)速，pH值，吸附時間，改變進(jìn)水磷濃度，測定其對吸附的影響。pH值固定初始進(jìn)水磷濃度，堿渣粉投加量，吸附溫度，吸附時間，改變初始pH，測定其對吸附的影響。1.吸附材料的準(zhǔn)備與溶液的配置將堿渣破碎至10目，用水洗凈，80°C烘干，磨細(xì)至過140目篩得到吸附材料(堿渣粉)，備用。用KH2PO4配置含磷(以P記)濃度為100mg/L的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液待用。2.不同影響因素對磷吸附去除率的影響
(O吸附時間對磷去除率的影響
取9份含磷濃度為50mg/L，pH=5的模擬廢水IOOmL,裝入帶蓋錐形瓶中，同時分別加入O. 3g吸附材料，控制溫度為25°C，轉(zhuǎn)速為180r/min，分別取吸附lOmin, 20min, 40min, Ih,2h，5h，7h，8h，9h，10h后的混合液經(jīng)離心后測定上清液中磷濃度。發(fā)現(xiàn)隨著吸附時間的增力口，去除率不斷增加，當(dāng)吸附2h時，去除率已達(dá)90%，當(dāng)吸附8h時，吸附到達(dá)平衡，去除率可達(dá)95%以上。此條件下，最大吸附容量為15. 9mg/g。(附圖1所示)
(2)吸附材料投加量對磷去除率的影響 取5份含磷濃度為50mg/L，pH=5的模擬廢水IOOmL,裝入帶蓋錐形瓶中，同時分別加入
0.lg、0. 2g、0. 3g、0. 4g、0. 5g吸附材料，控制溫度為25°C，轉(zhuǎn)速為180r/min,吸附時間為8小時，離心后測定上清液中磷濃度。發(fā)現(xiàn)隨著投加量的增加，去除率不斷增加，當(dāng)投加量為
0.3g/100mL時，磷去除率已達(dá)95%，當(dāng)投加量增加至0. 5g/100mL時，去除率可高達(dá)99%。此條件下，最大吸附容量為24. 2mg/g。(附圖2所示)
(3)吸附溫度對磷去除率的影響
取3份含磷濃度為50mg/L，pH=5的模擬廢水IOOmL,裝入帶蓋錐形瓶中，同時分別加入
0.3g吸附材料，控制溫度分別為25°C、40°C、55°C，轉(zhuǎn)速為180r/min，吸附時間為8小時，離心后測定上清液中磷濃度。發(fā)現(xiàn)隨著吸附溫度的升高，去除率不斷增加，但增幅不大，一般控制溫度在25°C左右便可獲得95%左右的磷去除率。此條件下，最大吸附容量為16. 3mg/go (附圖3所示)
(4)初始進(jìn)水磷濃度對去除率的影響
取 5 份含磷濃度分別為 10 mg/L、30 mg/L、50 mg/L、70 mg/L、100mg/L, pH=5 的模擬廢水lOOmL，裝入帶蓋錐形瓶中，同時分別加入0. 3g吸附材料，控制溫度為25°C，轉(zhuǎn)速為180r/min，吸附時間為8小時，離心后測定上清液中磷濃度。發(fā)現(xiàn)在初始濃度為l(T50mg/L的范圍內(nèi)，吸附材料投加量為0. 3g/100mL均可以獲得95%以上的去除率。此條件下，最大吸附容量為16. 4mg/g。(附圖4所示)
(5)初始進(jìn)水pH對去除率的影響
取6份含磷濃度為50 mg/L的模擬廢水IOOmL,裝入帶蓋錐形瓶中，分別調(diào)節(jié)模擬廢水pH為5、6、7、9、10、12，同時分別加入O. 3g吸附材料，控制反應(yīng)溫度為25°C，轉(zhuǎn)速為180r/min，吸附時間為8小時，離心后測定上清液中磷濃度。pH的升高有利于磷的去除，pH在5以上時，去除率達(dá)90%以上。此條件下，最大吸附容量為16. 3mg/g。(附圖5所示)
實施例2
一種利用氨堿廠堿渣吸附廢水中磷污染物的方法，它包括如下步驟
I)將堿渣破碎至10目，用水洗凈，105°C烘干，磨細(xì)至過100目篩得到吸附材料(堿渣粉)，備用。2)將吸附材料按0. 3lg/1OOmL的比例加入到磷含量為26. 4mg/L的廢水(pH約為
8.7)中，充分混合反應(yīng)(轉(zhuǎn)速150r/min，時間為10小時，溫度為25°C )后，離心后測定上清液中磷濃度。廢水中磷污染物去除率高達(dá)99%。
實施例3
I)將堿渣破碎至20目，用水洗凈，IlCTC烘干，磨細(xì)至過140目篩得到吸附材料(堿渣粉)，備用。2)將吸附材料按O. 5g/100mL的比例加入到磷含量為35mg/L的廢水(pH約為6. 4)中，充分混合反應(yīng)(轉(zhuǎn)速200r/min，時間為10小時，溫度為55°C )后，離心后測定上清液中磷濃度。廢水中磷污染物去除率達(dá)98%。
實施例4
I)將堿渣破碎至20目，用水洗凈，105°C烘干，磨細(xì)至過140目篩得到吸附材料(堿渣粉)，備用。2)將吸附材料按O. lg/1OOmL的比例加入到磷含量為10. 8mg/L的廢水(pH約為
9.8)中，充分混合反應(yīng)(轉(zhuǎn)速200r/min，時間為9小時，溫度為30°C )后，離心后測定上清液中磷濃度。廢水中磷污染物去除率達(dá)94%。
權(quán)利要求
1.一種利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，其特征在于包括下列步驟(1)將堿渣破碎、水洗、烘干、磨細(xì)得吸附材料；(2)將吸附材料投入裝有含磷廢水的反應(yīng)器中；(3)使吸附材料與含磷廢水充分混合反應(yīng)；(4)液固分離，得到處理出水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，其特征在于步驟(I) 中，堿渣破碎至1(Γ20目，水洗后磨細(xì)至10(Γ140目篩得到吸附材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，其特征在于步驟(I) 中，烘干溫度為8(Tll(TC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，其特征在于步驟(2) 中，吸附材料投加量在O. Γ0. 5mg/100mL廢水，廢水中磷濃度小于 50mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，其特征在于步驟(2) 中，調(diào)節(jié)含磷廢水pH為5 12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，其特征在于步驟(3) 中，充分混合反應(yīng)時控制轉(zhuǎn)速為15(T200r/min，反應(yīng)時間為8 10小時，溫度為25 55°C ；根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，其特征在于步驟(4)中， 液固分離采用沉淀分離方法或者離心分離的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用堿渣吸附去除廢水中磷的方法，包括下列步驟(1)將堿渣破碎至10~20目，用水洗凈、80~110℃烘干、研磨至100~140目篩獲得吸附材料(堿渣粉)，備用；(2)吸附材料按照0.1~0.5g/100mL的比例放置于含磷濃度小于50mg/L的廢水中，控制轉(zhuǎn)速為150~200r/min，控制溫度在25~55℃，充分接觸反應(yīng)8~10小時，即完成吸附過程，吸附去除率達(dá)90%以上。吸附完的堿渣可以作為制肥的原料而被再次利用。本技術(shù)不僅可以高效、簡單、低成本的處理含磷廢水，而且還能回收使用氨堿廠廢渣，達(dá)到以廢治廢的效果。
文檔編號C02F1/28GK103011330SQ201210581958
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者孫秀云, 嚴(yán)玉波, 王連軍, 馬芳變, 李健生, 韓衛(wèi)清, 沈錦優(yōu), 劉曉東 申請人:南京理工大學(xué)