利用電氣石回收水體中磷霉素的磷資源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理與資源化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷霉素是一種臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)廣譜抗菌藥物。它對革蘭氏陽性菌、陰性菌均有殺滅作用，具有抗菌活性高，療效確切，副作用輕微、價廉等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來應(yīng)用較為廣泛。磷霉素制藥廢水中含有高濃度的磷霉素，排入水體后，對人體安全及整個生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了長期潛在風(fēng)險。另一方面，磷是一種寶貴的資源，屬于典型的沉積型循環(huán)物質(zhì)。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)，2012年世界磷礦儲量為670億噸，中國為37億噸。若按2012年的開采規(guī)模，我國現(xiàn)有磷礦儲量僅夠維持我國再使用79年左右的時間。因此，將污水中的磷進(jìn)行回收再利用，不僅對控制水體中含磷污染物產(chǎn)生積極效果，而且能夠?qū)崿F(xiàn)磷資源的可持續(xù)循環(huán)利用，具有環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的雙重效益。
[0003]目前，對于磷霉素中磷資源回收方面研究報道較少，僅有采用濕式氧化與磷固定化組合工藝的方式(專利號:201010293117.5)成功回收了磷霉素廢水中的磷資源。但是濕式氧化法需要高溫(200?300°C )、高壓(3?15MPa)條件，對反應(yīng)器的強(qiáng)度具有較高的要求，并且能耗與處理費(fèi)用均較高。為了解決上述問題，本發(fā)明采用天然礦物電氣石催化類Fenton體系(電氣石/H2O2)與誘導(dǎo)結(jié)晶磷回收系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，對水體中磷霉素鈉、磷霉素鈣中的磷資源進(jìn)行回收。天然礦物電氣石中含鐵，在H2O2作為氧化劑的條件下可形成Fenton催化氧化體系。在上述條件下，將磷霉素中的有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷后，在廢水中投加鈣鹽，并直接采用電氣石為晶種，在電氣石表明進(jìn)行誘導(dǎo)結(jié)晶磷回收。目前對電氣石/H2O2天然礦物催化類Fenton體系方面研究主要集中廢水中有機(jī)物、染料或重金屬的去除方面，但將其用于水體中含磷藥物的處理、作為晶種進(jìn)行磷資源回收卻并無報道。本發(fā)明的主要特點(diǎn)是需要選用高目數(shù)的電氣石，電氣石在該技術(shù)中承擔(dān)三重作用:(I)在電氣石/H2O2系統(tǒng)中作為催化劑鐵離子的提供者；(2)作為吸附劑吸附磷酸鹽；(3)作為誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)的晶種。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提出一種利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法。該技術(shù)處理簡便易行、成本相對低廉，而且能夠?qū)崿F(xiàn)磷資源的可持續(xù)循環(huán)利用，所得結(jié)晶產(chǎn)物可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法，包括以下步驟:
[0006](I)催化氧化:將磷霉素廢水過濾后，用鹽酸將pH值調(diào)至3。在15?65°C溫度條件下，向PH為3廢水中加入電氣石和30% H2O2溶液，然后通過電動攪拌作用將電氣石、H2O2與污水混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，使含磷藥物中有機(jī)物被氧化分解，同時有機(jī)磷被轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷。
[0007](2)誘導(dǎo)結(jié)晶磷回收:將步驟(2)得到的溶液用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至9?11 ；然后，向溶液中投加鈣鹽。接著通過電動攪拌作用進(jìn)行誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾分離回收電氣石及附著在其表面的結(jié)晶產(chǎn)物。
[0008]其中，所述磷霉素廢水中含有磷霉素鈉或磷霉素鈣，磷的濃度為I?250mg/L ;用于調(diào)節(jié)pH值的鹽酸、氫氧化鈉溶液的濃度均為0.5mol/L0
[0009]步驟(I)中投加的電氣石和30% H2O2要求分別為:使電氣石質(zhì)量與待處理水體積比為2.5?25g: 1L，30% H2O2溶液投加量與待處理水體積比為0.2?4ml: IL0電氣石粒徑為3000目?8000目。所述攪拌速度為120?240rmp/min ;持續(xù)攪拌反應(yīng)時間為24?120ho
[0010]步驟⑵中投加的鈣離子與磷酸鹽兩者物質(zhì)的量之比為I?3:1。所述攪拌速度為60?120rmp/min。誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)時間為12?96h。
[0011]與現(xiàn)有水體中含磷藥物的去除技術(shù)相比，該新型技術(shù)的有益效果為:(1)該技術(shù)在除磷的同時可以實(shí)現(xiàn)磷的資源化回收，還可高效穩(wěn)定得去除有毒有害的有機(jī)物質(zhì)；(2)磷回收效率高，可以達(dá)到90%以上；(3)出水磷濃度可以低至0.5mg/L，能夠達(dá)到深度處理要求；(4)生成的結(jié)晶磷回收產(chǎn)物可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益；(5)電氣石在電氣石在該技術(shù)中承擔(dān)三重作用:①在電氣石/H2O2系統(tǒng)中作為催化劑鐵離子的提供者；②作為吸附劑吸附磷酸鹽；③作為誘導(dǎo)結(jié)晶部分的晶種。在三種功能的協(xié)同作用下，不僅能夠獲得較高的回收率，并且節(jié)約了投加晶種、溶液濾出等成本。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013]實(shí)例I
[0014]將10ml磷濃度為lmg/L的磷霉素鈉廢水經(jīng)過濾后,用0.5mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH至3左右，并向其中加入0.25g8000目電氣石和0.02ml的30% H2O2溶液，使電氣石質(zhì)量與待處理水體積比為2.5g: 1L，30% H2O2溶液投加量與待處理水體積比為0.2ml: IL0在25°C溫度條件下，以240rmp/min的速度攪拌反應(yīng)24h。在溶液中滴加濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液，使PH調(diào)至9左右。然后投加氯化I丐，鈣的投加量與磷酸鹽的物質(zhì)的量之比為3: 1，該溶液在攪拌速度為60rmp/min的條件下反應(yīng)12h。經(jīng)過處理后廢水中的磷的回收率大于98%0
[0015]實(shí)例2
[0016]將10ml磷濃度為30mg/L的磷霉素I丐廢水經(jīng)過濾后,用0.5mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH至3左右，并向其中加入0.5g的3000目電氣石和0.05ml的30% H2O2溶液，使電氣石質(zhì)量與待處理水體積比為5g: 1L，30% H2O2溶液投加量與待處理水體積比為2ml: IL0在40°C溫度條件下，以120rmp/min的速度攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)完成后在溶液中滴加濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液，使pH調(diào)至10左右。然后投加氯化鈣，鈣的投加量與磷酸鹽的物質(zhì)的量之比為1:1。該溶液在攪拌速度為120rmp/min的條件下反應(yīng)48h。經(jīng)過處理后廢水中的磷的回收率為
[0017]95.3%。
[0018]實(shí)例3
[0019]將10ml磷濃度為150mg/L的磷霉素鈉廢水經(jīng)過濾后,用0.5mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH至3左右，并向其中加入2.5g的3000目電氣石和0.25ml的30% H2O2溶液，使電氣石質(zhì)量與待處理水體積比為25g: 1L，30% H2O2溶液投加量與待處理水體積比為2.5ml: 1L。在60°C溫度條件下，以240rmp/min的速度攪拌反應(yīng)96h，反應(yīng)完成向溶液中滴加濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液，使pH調(diào)至11左右。然后投加氯化鈣，鈣的投加量與磷酸鹽的物質(zhì)的量之比為2: I。該溶液在攪拌速度為lOOrmp/min的條件下反應(yīng)72h。經(jīng)過處理后廢水中的磷的回收率為99.5%。
[0020]實(shí)例4
[0021]將10ml磷濃度為250mg/L的磷霉素鈉廢水經(jīng)過濾后,用0.5mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH至
3左右，并向其中加入2g的8000目電氣石和0.3ml的30% H2O2溶液，使電氣石質(zhì)量與待處理水體積比為20g: 1L，30% H2O2溶液投加量與待處理水體積比為3ml: IL0在65°C溫度條件下，以240rmp/min的速度攪拌反應(yīng)96h，反應(yīng)完成向溶液中滴加濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液，使PH調(diào)至11左右。然后投加氯化鈣，鈣的投加量與磷酸鹽的物質(zhì)的量之比為1.5:1。該溶液在攪拌速度為100rmp/min的條件下反應(yīng)96h。經(jīng)過處理后廢水中的磷的回收率為91.2%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)催化氧化:將磷霉素廢水過濾后，用鹽酸將PH值調(diào)至3，在15?65°C溫度條件下，將PH為3廢水中加入電氣石和30% H2O2溶液，然后通過電動攪拌作用將電氣石、H2O2與污水混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，使含磷藥物中有機(jī)物被氧化分解，同時有機(jī)磷被轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷； (2)誘導(dǎo)結(jié)晶磷回收:將步驟(2)得到的溶液用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至9?11;然后向溶液中投加鈣鹽；接著通過電動攪拌作用進(jìn)行誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，過濾分離回收電氣石。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法，其特征在于:所述磷霉素廢水中含磷霉素鈉或磷霉素鈣；所述水體中磷的濃度為l_250mg/L，用于調(diào)節(jié)pH值的鹽酸、氫氧化鈉溶液的濃度均為0.5mol/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法，其特征在于:步驟(I)中投加的電氣石粒徑為3000目?8000目。4.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法，其特征在于:步驟(I)中投加的電氣石和30% H2O2要求分別為:使電氣石質(zhì)量與待處理水體積比為2.5?25g: 1L，30%H202溶液投加量與待處理水體積比為0.2?4ml: IL ;所述攪拌速度為120?240rmp/min ;持續(xù)攪拌反應(yīng)時間為24?120h。5.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的回收水體中含磷藥物磷資源的方法，其特征在于:步驟(2)中投加的鈣離子與磷酸鹽兩者物質(zhì)的量比為I?3:1 ;所述攪拌速度為60?120rmp/min ；誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)時間為12?96h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用電氣石回收水體中磷霉素磷資源的方法，包括以下步驟：將含磷藥物的廢水過濾調(diào)節(jié)pH值至3；向?yàn)V后的溶液中加入3000目～8000目的電氣石和一定量的H2O2溶液，然后通過電動攪拌作用將電氣石、H2O2與污水混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，使含磷藥物中有機(jī)物被氧化分解，同時有機(jī)磷被轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷；反應(yīng)結(jié)束后將溶液的pH值調(diào)至9～11，并向溶液中投加鈣鹽，然后在電動攪拌作用下，以電氣石為晶種進(jìn)行誘導(dǎo)結(jié)晶反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾分離回收電氣石及附著在其表面的結(jié)晶產(chǎn)物。該技術(shù)處理效率穩(wěn)定、簡便易行；電氣石發(fā)揮催化劑、吸附劑、晶種三重作用，節(jié)約了成本；且該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)磷資源的可持續(xù)循環(huán)利用，所得結(jié)晶產(chǎn)物可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C02F9/04
【公開號】CN105152385
【申請?zhí)枴緾N201410254955
【發(fā)明人】史靜, 陳建秋, 張斯路, 方夢媛, 余夢琳, 周璇, 張夢蕓
【申請人】中國藥科大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2014年6月6日