申请日2015.01.28
公开(公告)日2016.04.13
IPC分类号C02F1/28; C02F1/58
摘要
本发明涉及一种煤矸石吸附回收废水中的磷的方法，其步骤如下(1)将煤矸石粉碎，过60～200目筛;(2)将煤矸石加入含磷浓度为10mg/L的溶液中进行搅拌，用分光光度法对滤液中的磷进行定量分析，计算除磷率;(3)在不同的pH条件下进行同样的实验，调查pH对煤矸石吸附磷的影响;(4)改变煤矸石投加量的条件下，研究吸附磷的特性，其具体步骤为：对煤矸石粉末进行表征→研究对磷的吸附性→确定磷吸附模式→最终评价煤矸石的实用性。本发明方法不仅整个过程成本低廉、操作简单，还使工业废弃物的煤矸石得以利用，将废水中磷吸附回收，实现以废治废的效果。
权利要求书
1.一种煤矸石吸附回收废水中的磷的方法，其特征在于：其步骤如下：
(1)将煤矸石粉碎，过60～200目筛;
(2)将煤矸石加入含磷浓度为10mg/L的溶液中进行搅拌，用分光光度法对滤液中的磷进行定量分析，计算除磷率;
(3)在不同的pH条件下进行同样的实验，调查pH对煤矸石吸附磷的影响;
(4)改变煤矸石投加量的条件下，研究吸附磷的特性，其具体步骤为：对煤矸石粉末进行表征→研究对磷的吸附性→确定磷吸附模式→最终评价煤矸石的实用性。
2.根据权利要求1所述煤矸石吸附回收废水中的磷的方法，其特征在于：所述方法中，在常温，中性pH的条件下，煤矸石对250ml，10mg/L含磷溶液的吸附降解率可达100%，煤矸石吸附磷的量随pH的增加而增加，煤矸石吸附磷的过程属于Langmuir吸附等温模式，吸附动力学方程属于准二级方程。
说明书
一种煤矸石吸附回收废水中的磷的方法
技术领域
本发明涉及一种煤矸石吸附回收废水中的磷的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
随着工业的迅速发展，含有氮磷等营养物的废水越来越多地排入江河湖海，引起水生生态系统结构和功能的变化，导致环境水体的富营养化和海域赤潮频繁发生。污水中磷元素对水体富营养化的贡献远远大于氮元素。因此，过多的磷进入淡水或海水水域造成水体富营养化，直接造成水生植物的过度生长，严重影响水质，破坏水生生态系统。另外，磷是一种不可再生的有限的资源，也是生产活动中重要的化工原料和农业原料。随着世界人口的增加，农业对磷的需求量越来越多。在自然界中，几乎不存在磷的自然循环途径，其基本转移路径属于起始于陆地、终止于海底的直线式运动，以至于陆地磷资源奇缺。如果以现在的开采速度，世界上易开采且有利用价值的磷矿石将仅能维持人类100年左右的时间。因此，磷的可持续利用问题越来越受到世界各国政府的高度重视。从富含磷的废水中回收磷的方法是陆地上的磷资源再生的最有效的方法。从废水中回收磷，既能解决磷污染问题，同时又能实现磷资源的可持续利用。因此，废水除磷及回收磷的研究是当前资源环境领域面临的重要科学问题，受到国内外广泛关注。开发和研究与污水处理过程匹配的磷回收技术，已成为资源环境领域亟待解决的问题。
我国煤炭绝大多数为井矿开采，煤矸石产出率较高，约占煤炭产量比重11%左右，给矿区生态环境带来种种负面影响。煤矸石主要来源于采煤和洗煤的生产过程中，是一种与煤层伴生的含碳量较低、具有污染性的固体混合废弃物，也是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石的堆放不仅占用大量土地资源，而且在一定条件下会发生自燃甚至爆炸事故，造成人员伤亡和煤矿排矸系统的破坏，影响安全生产。煤矸石自燃排放的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染周围大气环境，严重影响矿区居民的身体健康。煤矸石主要成分为石英和粘土矿物的高岭土、蒙脱石、伊利石和云母等，具有一定的吸附性。加强对煤矸石的综合利用，不仅减少煤矸石的环境污染，还可以变废为宝，促进煤炭工业的健康发展和国民经济的可持续发展。世界上许多国家都特别关注煤矸石的利用，将其称为“新资源”。2012年科技部发布的《废物资源化科技工程“十二五”专项规划》中也明确提出重点研发煤矸石制备环保材料技术及尾渣资源化利用技术等。2013年的内蒙古自治区“8337”发展思路中，把内蒙古建成全国重要的现代煤化工生产示范基地作为8大发展定位的主要部分。作为全国产煤基地的内蒙古自治区，仅2012年的煤矸石产量为进1.2亿吨，对环境造成了严重的负担。因此，大力发展煤矸石综合利用技术，将废物资源化是迫在眉睫的重要任务。
如果以工业废弃物的煤矸石作为吸附剂，不仅其处理废水的成本低廉，而且其除磷效率高，吸附容量大，能从根本上达到以废治废的目的，与其他处理方法相比有较大的优越性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矸石吸附回收废水中的磷的方法，以便能利用煤炭开采、洗选加工过程中所产生的固体废弃物煤矸石对废水中的磷进行处理，将废水中磷吸附回收， 实现以废治废的效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种煤矸石吸附回收废水中的磷的方法，其步骤如下
(1)将煤矸石粉碎，过60～200目筛;
(2)将煤矸石加入含磷浓度为10mg/L的溶液中进行搅拌，用分光光度法对滤液中的磷进行定量分析，计算除磷率;
(3)在不同的pH条件下进行同样的实验，调查pH对煤矸石吸附磷的影响;
(4)改变煤矸石投加量的条件下，研究吸附磷的特性，其具体步骤为：对煤矸石粉末进行表征→研究对磷的吸附性→确定磷吸附模式→最终评价煤矸石的实用性。
利用上述方法，在常温，中性pH的条件下，煤矸石对250ml，10mg/L含磷溶液的吸附降解率可达100%。煤矸石的最大吸附量可达为0.599mg/g(Pmg/每克煤矸石)，高于纯高岭土的吸附量(0.56mg/g)。而且煤矸石吸附磷的量随pH的增加而增加。煤矸石吸附磷的过程属于Langmuir吸附等温模式，吸附动力学方程属于准二级方程。
该发明的有益效果在于：本发明方法采用煤炭开采、洗选加工过程中所产生的固体废弃物煤矸石对废水中的磷进行处理，处理后溶液中磷的浓度小于0.01ppm，远低于水体富营养化的标准(0.5ppm)，取得了非常理想的效果。以煤矸石作为吸附材料处理废水，不仅整个过程成本低廉、操作简单，还使工业废弃物的煤矸石得以利用，将废水中磷吸附回收，实现以废治废的效果。