改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，屬于廢水處理方法領(lǐng)域。所述的改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，包括以下步驟：向抗生素廢水投加一定量的改性粉煤灰，調(diào)節(jié)pH值，以200r/min快攪2min，然后再以100r/min慢攪10min，然后靜置30min，上清水即為已除磷脫色后的排水。本發(fā)明所述的改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，粉煤灰經(jīng)酸處理后對(duì)抗生素廢水中的磷具有很好的去除效果，采用2mol/L硫酸改性粉煤灰，在投加量為5g/L，pH為4-10的范圍，出水均達(dá)標(biāo)排放。所述的方法中改性粉煤灰可由廢酸和粉煤灰制成，對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理可謂以廢治廢，且處理廢水費(fèi)用低、效果好。處理后的富磷粉煤灰，可作為肥料用于農(nóng)田的土壤改良，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。
【專利說(shuō)明】改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，屬于廢水處理方法領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 抗生素廢水是一種成分復(fù)雜、色度高、生物毒性大、含多種抑制物質(zhì)的難降解高濃 度有機(jī)廢水，是目前國(guó)內(nèi)外水處理的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
[0003] 目前，對(duì)抗生素廢水處理技術(shù)的研究很多，但基本上是針對(duì)有機(jī)物、硫酸鹽的處理 研究，而有關(guān)除磷的研究很少。大量含磷廢水不經(jīng)處理直接排放，使得本已嚴(yán)峻的受納水體 富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題更加尖銳。
[0004]目前，我國(guó)燃煤電廠的粉煤灰年排放量已達(dá)一億多t，而其中只有少部分（20% -30%)用于建筑、交通、土壤改良等方面，其余的大部分堆積廢棄，不僅占用了大量的土地資 源，而且嚴(yán)重污染了環(huán)境，粉煤灰綜合利用是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要研究課題之 〇
[0005] 利用粉煤灰對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理可謂以廢治廢。國(guó)內(nèi)外的研究者對(duì)粉煤灰去除二 級(jí)出水中各種污染物進(jìn)行了廣泛的研究，但將粉煤灰用于抗生素廢水處理，特別是去除抗 生素廢水中磷的研究報(bào)道很少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好的利用改性粉 煤灰去除磷酸鹽的方法。
[0007] 本發(fā)明所述的改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，包括以下步驟： 向抗生素廢水投加一定量的改性粉煤灰，調(diào)節(jié)pH值，以200r/min快攪2min，然后再以 100r/min慢攪lOmin,然后靜置30min,上清水即為已除磷脫色后的排水。
[0008] 優(yōu)選的，本發(fā)明所述的改性粉煤灰的制備方法為將粉煤灰加入到4倍體積的 2mol/L的硫酸溶液中，然后在室溫下以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，靜置30min，過(guò)濾后 的粉煤灰烘干即得改性粉煤灰。
[0009] 更優(yōu)選的，本發(fā)明所述的改性粉煤灰的用量為5g/L。
[0010] 進(jìn)一步優(yōu)選的，本發(fā)明所述的廢水PH值調(diào)節(jié)至4-10。
[0011] 本發(fā)明所述的處理方法中，采用酸化后的改性粉煤灰對(duì)廢水中的磷酸鹽進(jìn)行吸附 去除，效果明顯，其作用機(jī)理為： (1)混凝沉淀作用：由于粉煤灰成分中含有鋁和鐵的氧化物，因此，采用酸改性粉煤灰 的實(shí)質(zhì)就是金屬氧化物（A1203和Fe203)與酸反應(yīng)生成硫酸鋁和硫酸鐵等活性物質(zhì)。當(dāng)改性 粉煤灰投加到廢水中，吸附于粉煤灰上的Al2 (S04) 3、FeCl3、A1C13、Fe2 (S04) 3與水中的P043_ 發(fā)生反應(yīng)生成A1P04和FeP04絮凝體，而粉煤灰顆粒作為絮凝體的載體，提高了混凝沉淀的 速度，有利于沉淀物的處理。Al3+或Fe3+和P043_的反應(yīng)取決于pH值，A1P04和FeP04的溶 解度也因pH而發(fā)生變化。從金屬磷酸鹽的溶解曲線可知，有Fe、Al存在的情況下，當(dāng)pH值 〈6. 5時(shí)，F(xiàn)eP04 (紅磷鐵礦）和A1P04 (磷酸鋁石）是穩(wěn)定的固相?！??04在口11值為6的時(shí) 候溶解度最小，F(xiàn)eP04在pH值為5的時(shí)候溶解度最小。因此，當(dāng)pH值〈6. 5時(shí)，Al3+或Fe3+ 和P0廣的反應(yīng)生成A1P04和FeP04是主要的反應(yīng)機(jī)理。由于抗生素廢水中含有大量的鈣 離子，改性粉煤灰在酸性條件下也會(huì)溶出一部分Ca2+離子吸附于粉煤灰上，在較高的pH值 (10-12)時(shí)能夠與P043_反應(yīng)生成Ca1Q (P04) )6 (0H) ^沉淀，從而將磷酸鹽去除。并且Ca1Q (P04)) 6(〇H)2的溶解度隨pH值增加而減小，可達(dá)到良好的處理效果。
[0012] (2)吸附能力：從粉煤灰的化學(xué)組成和物理性能可知，由于粉煤灰的比表面積較 大、表面能高，且存在著許多鋁、硅等活性點(diǎn)，因此，具有較強(qiáng)的吸附能力。吸附包括物理吸 附和化學(xué)吸附。物理吸附效果取決于粉煤灰的多孔性及比表面積，比表面積越大，吸附效果 越好?；瘜W(xué)吸附主要是由于其表面具有大量Si-0-Si鍵、A1-0-A1鍵與具有一定極性的有 害分子產(chǎn)生偶極-偶極鍵的吸附，或是陰離子（如廢水中的P〇/_)與粉煤灰中次生的帶正 電荷的硅酸鋁、硅酸鈣和硅酸鐵之間形成離子交換或離子對(duì)的吸附。
[0013] (3)改性后粉煤灰比表面積的變化：用酸改性粉煤灰是為了使其顆粒表面更加粗 糙，增大表面積，增強(qiáng)吸附能力，并且溶出鋁和鐵，使改性粉煤灰具有吸附和混凝的雙重作 用。酸處理后的粉煤灰的表面狀況有比較大的變化，電子顯微鏡照片也證明了這一點(diǎn)。未 經(jīng)酸處理的原狀粉煤灰顆粒，其表面比較光滑致密。經(jīng)酸處理后的粉煤灰顆粒表面變得粗 糙，顆粒表面出現(xiàn)了許多孔洞。并且隨著改性所用酸濃度的增大，粉煤灰表面變化越大。從 廢水處理的吸附理論來(lái)講，吸附劑的比表面積越大，吸附效果越好。酸處理的結(jié)果使粉煤 灰的比表面積有了較大的增加，因此增加了粉煤灰顆粒的吸附能力。另外，隨著改性所用酸 濃度的增加，粉煤灰表面變化越大，從而溶出的鋁和鐵的量也越多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了這一 點(diǎn)，隨著改性所用酸濃度的增加，處理效果也相應(yīng)的增加。
[0014] 根據(jù)以上分析，我們認(rèn)為在本發(fā)有所述的中，改性粉煤灰的除磷的機(jī)理是混凝沉 淀作用、硅酸凝膠等高聚物的助凝作用以及粉煤灰顆粒的吸附，沉淀作用和改性后比表面 積增加等效果的綜合效應(yīng)。
[0015] 本發(fā)明所述的改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，粉煤灰經(jīng)酸處理后對(duì)抗生素廢水中 的磷具有很好的去除效果，采用2mol/L硫酸改性粉煤灰，在投加量為5g/L，pH為4-10的范 圍，出水均達(dá)標(biāo)排放。所述的方法中改性粉煤灰可由廢酸和粉煤灰制成，對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處 理可謂以廢治廢，且處理廢水費(fèi)用低、效果好。處理后的富磷粉煤灰，可作為肥料用于農(nóng)田 的土壤改良，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例一： 將粉煤灰加入到4倍體積的2mol/L的硫酸溶液中，然后在室溫下以200r/min的轉(zhuǎn)速 攪拌30min，靜置30min，過(guò)濾后的粉煤灰烘干即得改性粉煤灰。
[0017] 向抗生素廢水投加5g/L的改性粉煤灰，調(diào)節(jié)pH值至4-10,以200r/min快攪2min, 然后再以l〇〇r/min慢攪lOmin，然后靜置30min，上清水即為已除磷脫色后的排水。
[0018] 實(shí)施例二：處理效果 按本發(fā)明所述的改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，對(duì)某抗生素廢水中的磷酸鹽進(jìn)行去除 處理，處理結(jié)果如表-1所示。
[0019] 表-1處理效果(磷酸根含量mg/L)

【權(quán)利要求】
1. 改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，包括以下步驟： 向抗生素廢水投加一定量的改性粉煤灰，調(diào)節(jié)pH值，以200r/min快攪2min，然后再以 100r/min慢攪lOmin,然后靜置30min,上清水即為已除磷脫色后的排水。
2. 如權(quán)利要求1所述的改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，其特征在于所述的改性粉煤 灰的制備方法為將粉煤灰加入到4倍體積的2mol/L的硫酸溶液中，然后在室溫下以200r/ min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，靜置30min，過(guò)濾后的粉煤灰烘干即得改性粉煤灰。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，其特征在于所述的改性粉 煤灰的用量為5g/L。
4. 如權(quán)利要求1所述的改性粉煤灰去除磷酸鹽的方法，其特征在于所述的廢水PH值 調(diào)節(jié)至4-10。
【文檔編號(hào)】C02F1/52GK104355350SQ201410536922
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】陸強(qiáng) 申請(qǐng)人:陜西華陸化工環(huán)保有限公司