本發(fā)明涉及廢水處理，具體涉及一種高性能水處理劑及其制備方法以及在處理含磷廢水中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，磷是自然界構(gòu)成生命體的必須要素，影響著水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力水平。磷也是多數(shù)水體富營養(yǎng)化的控制性因素，因此控制污水中磷濃度尤為重要。磷通常以低濃度磷酸鹽的形式存在于水體中，目前，全世界對排放污水中的磷濃度都有嚴(yán)格的限制。對工業(yè)廢水進(jìn)行除磷處理，不僅能減少磷的排放量。

2、目前含磷廢水的處理方法主要有生物法、化學(xué)沉淀法、吸附法、結(jié)晶法、離子交換法以及上述方法的聯(lián)合使用。除磷技術(shù)是通過將廢水中的磷轉(zhuǎn)化為不溶性的磷酸鹽沉淀，或利用結(jié)晶和吸附作用，或利用細(xì)胞合成將磷吸收到污泥細(xì)胞中，再通過沉淀、過濾等手段將固液分離，從而將磷從廢水中去除。

3、申請?zhí)枮?01310266649.3的專利提供了一種含磷工業(yè)廢水的節(jié)能吸附處理材料，其特征在于，包括下列重量份數(shù)的物質(zhì)：石墨8-16份，乙醇2-4份，氧化鐵3-8份，木質(zhì)纖維（100-500目）10-35份，硅藻土（200-300目）21-34份，開孔膨脹珍珠巖（10-150目）20-36份，空心玻璃微珠（120-200目）10-34份，水泥灰水溶液10-16份，氧化鐵9-15份。上述材料雖然具有一定的吸附性能，但是對于廢水中的有機(jī)磷去除效果差，且上述吸附材料成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高性能水處理劑及其制備方法以及在含磷廢水中的應(yīng)用，本發(fā)明提供的高性能水處理劑不僅制備簡單，且能有效去除廢水中的有機(jī)磷和無機(jī)磷。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種高性能水處理劑，包括改性沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料、改性生物炭材料，所述改性沸石咪唑骨架結(jié)構(gòu)材料為采用酸刻蝕改性的沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料，所述改性生物炭材料是采用污泥為原料制得的生物活性炭并采用網(wǎng)狀碳酸鑭改性制得。

4、為了更好的解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

5、一種高性能水處理劑的制備方法，包括以下步驟：

6、（1）將鋅鹽溶液逐滴加入到有機(jī)配體溶液中，混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液離心，離心沉淀干燥后制得沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料；

7、（2）將上述沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料分散于去離子水中，然后加入硫酸溶液，室溫下攪拌處理，結(jié)束后離心，離心沉淀洗滌后干燥，得改性沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料；

8、（3）將聚乙二醇、鑭鹽、脫水污泥溶于去離子水中，得混合溶液，將混合溶液先進(jìn)行冷凍，之后再進(jìn)行真空冷凍干燥，最后進(jìn)行煅燒，制得改性生物炭材料；

9、（4）將上述改性沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料、改性生物炭材料混合研磨處理，得高性能水處理劑。

10、優(yōu)選的，步驟（1）中，所述鋅鹽溶液為濃度為0.01-0.015g/ml的六水合硝酸鋅溶液；和/或所述有機(jī)配體溶液為濃度0.03-0.04g/ml的2-甲基咪唑溶液；和/或所述混合攪拌反應(yīng)的攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000轉(zhuǎn)/分，攪拌溫度為室溫，攪拌時(shí)間為3-5h。

11、優(yōu)選的，步驟（2）中，所述硫酸溶液的ph為2-3；和/或所述沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料、硫酸溶液的用量比為5mg：（30-50）ml；和/或所述攪拌處理的攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為6-10h。

12、優(yōu)選的，步驟（3）中，所述鑭鹽為六水合硝酸鑭，所述聚乙二醇為聚乙二醇2000，所述聚乙二醇、鑭鹽和污水污泥的質(zhì)量比為1:1：（1-2）。

13、優(yōu)選的，步驟（3）中，所述冷凍的條件為-15～-20℃，時(shí)間為8-10h；和/或所述冷凍干燥的溫度為-60～-70℃，真空度為0.1-0.2pa，時(shí)間為24-30h。

14、優(yōu)選的，步驟（3）中，所述煅燒的時(shí)間為500-600℃，時(shí)間為1-3h。

15、優(yōu)選的，步驟（4）中，所述改性沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料、改性生物炭材料的質(zhì)量比為1：（1-5）。為了更好的解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案：

16、一種高性能水處理劑在含磷廢水處理中的應(yīng)用，包括以下步驟：

17、將含磷廢水初沉后，上清液加入高性能水處理劑，室溫下攪拌吸附處理，之后過濾，得到除磷廢水。

18、優(yōu)選的，所述高性能水處理劑的添加量為0.5-2g/l；攪拌吸附處理的攪拌轉(zhuǎn)速為100-200rpm，時(shí)間為10-15h。

19、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

20、1、本發(fā)明以酸蝕刻的沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料以及網(wǎng)狀碳酸鑭改性生物炭材料復(fù)配作為水處理劑，不僅可以有效吸附廢水中的磷酸鹽，還可以有效吸附廢水中的有機(jī)磷，提高廢水處理效果，上述水處理劑制備方法簡單，對設(shè)備要求低。

21、2、本發(fā)明對沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行酸蝕刻處理，通過有效優(yōu)化處理?xiàng)l件，得到的改性沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料富鋅位點(diǎn)較多、表面正zeta電位較高，可以更好的與無機(jī)磷和有機(jī)磷之間進(jìn)行特異性結(jié)合，進(jìn)而改善廢水處理效果。

22、3、本發(fā)明以脫水污泥作為碳源，以聚乙二醇作為致孔劑，以六水合硝酸鑭作為鑭源，通過冷凍以及真空冷凍干燥技術(shù)并結(jié)合煅燒處理，使得碳酸鑭分布在多孔生物炭骨架上，從而實(shí)現(xiàn)改性，該結(jié)構(gòu)不僅活性位點(diǎn)多，且碳酸鑭對于磷具有較強(qiáng)的結(jié)合力，進(jìn)而提高除磷效果。

技術(shù)特征：

1.一種高性能水處理劑，其特征在于：包括改性沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料、改性生物炭材料，所述?改性沸石咪唑骨架結(jié)構(gòu)材料為采用酸刻蝕改性的沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料，所述改性生物炭材料是采用污泥為原料制得的生物活性炭并采用網(wǎng)狀碳酸鑭改性制得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能水處理劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能水處理劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述鋅鹽溶液為濃度為0.01-0.015g/ml的六水合硝酸鋅溶液；和/或所述有機(jī)配體溶液為濃度0.03-0.04g/ml的2-甲基咪唑溶液；和/或所述混合攪拌反應(yīng)的攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000轉(zhuǎn)/分，攪拌溫度為室溫，攪拌時(shí)間為3-5h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能水處理劑的制備方法，其特征在于：步驟（2）中，所述硫酸溶液的ph為2-3；和/或所述沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料、硫酸溶液的用量比為5mg：（30-50）ml；和/或所述攪拌處理的攪拌轉(zhuǎn)速為2000-3000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為6-10h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能水處理劑的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，所述鑭鹽為六水合硝酸鑭，所述聚乙二醇為聚乙二醇2000，所述聚乙二醇、鑭鹽和污水污泥的質(zhì)量比為1:1：（1-2）。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能水處理劑的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，所述冷凍的條件為-15～-20℃，時(shí)間為8-10h；和/或所述冷凍干燥的溫度為-60～-70℃，真空度為0.1-0.2pa，時(shí)間為24-30h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能水處理劑的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，所述煅燒的時(shí)間為500-600℃，時(shí)間為1-3h。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能水處理劑的制備方法，其特征在于：步驟（4）中，所述改性沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料、改性生物炭材料的質(zhì)量比為1：（1-5）。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能水處理劑的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高性能水處理劑的應(yīng)用，其特征在于，所述高性能水處理劑的添加量為0.5-2g/l；攪拌吸附處理的攪拌轉(zhuǎn)速為100-200rpm，時(shí)間為10-15h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高性能水處理劑及其制備方法以及應(yīng)用，所述高性能水處理劑包括改性沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料、改性生物炭材料，所述改性沸石咪唑骨架結(jié)構(gòu)材料為采用酸刻蝕改性的沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料，所述改性生物炭材料是采用污泥為原料制得的生物活性炭并采用網(wǎng)狀碳酸鑭改性制得。本發(fā)明提供的高性能水處理劑不僅制備簡單，且能有效去除廢水中的有機(jī)磷和無機(jī)磷。

技術(shù)研發(fā)人員：羅芳芳,陳東升,孫堅(jiān),林茂,白蘭欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江榮凱科技發(fā)展股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19