申请日2015.01.26
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号C02F1/32; C02F1/58; C02F1/461
摘要
本发明实施例公开了一种从含磷霉素废水中回收磷的方法。本发明利用光电催化氧化协同羟基磷酸钙沉积的方法;将石墨阳极和不锈钢阴极连接在光电催化反应装置中，并以紫外灯为光源，NaCl的水溶液为电解液;在搅拌下，含磷霉素废水进入反应装置，同时将多孔水化硅酸钙投入反应装置，控制反应电压、温度和时间，实时监测水质指标，反应完成后收集磷回收产品。本发明的回收磷的过程中能耗低，无二次污染产生，且回收磷之后的产品-羟基磷酸钙可以作为磷肥或含磷矿物加以利用，在处理污染水质的同时实现了磷资源的有效回收。
权利要求书
1.一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将石墨阳极和不锈钢阴极连接在光电催化反应装置中;其中，所述光电催化 反应装置的光源为紫外灯，电解液为NaCl水溶液;
(2)启动上述光电催化反应装置的搅拌装置，使含磷霉素废水进入反应装置;同 时将多孔水化硅酸钙投入反应装置，反应完成后收集磷回收产品。
2.根据权利要求1所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其特征在于，步骤 (2)中所述搅拌的转速为60-80r/min。
3.根据权利要求1所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其特征在于，步骤 (2)中所述多孔水化硅酸钙的投加量为100-1000mg/L。
4.根据权利要求1所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其特征在于，所述 光电催化反应装置中的反应时间为10-15min。
5.根据权利要求1所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其特征在于，所述 光电催化反应装置中的反应电压为5-40V。
说明书
一种从含磷霉素废水中回收磷的方法
技术领域
本发明属于环境工程水处理领域，具体涉及一种从含磷霉素废水中回收磷的方法。
背景技术
磷是生物体所有细胞的必需元素之一，磷也是人体遗传物质核酸和能量转换的关键 物质三磷酸腺苷(ATP)的重要成分，对人类和动植物的各种生命活动有十分重要的作用。 磷在生物圈中大部分是单向流动，是一种不可更新、且不可替代的宝贵资源。然而，全 球的磷矿储备将在未来百年内消耗殆尽。因此，如何有效地从工业或农业生产中回收磷 资源，一直是国内外关注的热点问题。
磷霉素抗生素是应用较为广泛的抗生素之一。磷霉素水溶性较好，经体内代谢后大 部分以原形排出，最终进入城市的污水处理系统。值得注意的是，各种污水处理技术对 磷霉素不起作用或作用很小。因此，磷霉素最终被排放到环境中，对环境构成潜在威胁。 《磷霉素钠制药废水的净化研究》(东北大学，硕士论文，2004.04)报道了以微电解联 合序批示活性污泥(SBR)法对含磷霉素废水进行处理，这种方法最终以排出富磷污泥 的形式将磷酸盐去除，而这些污泥含有大量的有毒有害物质，难以得到有效利用，这无 疑是截断了磷资源的循环利用途径，造成了磷资源的大量流失。专利《一种高浓度磷霉 素制药废水的处理和磷回收方法》(申请号：201010293117)公开了以高压反应釜协同磷 酸铵镁结晶法回收磷的方法。但是，高温高压条件无疑会使得该技术需要较高的能耗， 另外，由于磷酸铵镁结晶法需要充足的镁源，对于缺乏镁源的内陆地区，这势必会增加 回收磷的成本。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种从含磷霉素废水中回收磷的方法。
本发明提供给的一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，包括以下步骤：
(1)将石墨阳极和不锈钢阴极连接在光电催化反应装置中;其中，所述光电催化 反应装置的光源为紫外灯，电解液为NaCl水溶液;
(2)启动上述光电催化反应装置的搅拌装置，使含磷霉素废水进入反应装置;同 时将多孔水化硅酸钙投入反应装置，反应完成后收集磷回收产品。
优选的，所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，步骤(2)中所述搅拌的转速 为60-80r/min。
优选的，所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，步骤(2)中所述多孔水化硅 酸钙的投加量为100-1000mg/L。
优选的，所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其中，所述光电催化反应装置 中的反应时间为10-15min。
优选的，所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其中，所述光电催化反应装置 中的反应电压为5-40V。
TiO2半导体光催化技术是一种环境友好技术，它利用光能降解水体中有机污染物在 解决环境污染和能源短缺问题方面展现出巨大的应用潜力。TiO2光催化剂受到光照射后 会产生电子-空穴对，其中，空穴具有很强的氧化能力，能够将磷霉素降解为正磷酸盐。 但是，该技术存在一个至关重要的问题，那就是产生的电子和空穴很容易复合，从而导 致催化剂的利用效率降低。石墨是一种同时具有光催化活性和导电性能的材料。如果将 该材料作为阳极，在光照的同时，施加一个电场，会有效分离电子和空穴，从而使得磷 霉素可以有效降解为正磷酸盐。
多孔水化硅酸钙是一种可以在弱碱性(pH=8.0-9.0)条件下自发溶解Ca2+和OH-的 材料。多孔水化硅酸钙投入含磷霉素的废水中，通过光电催化氧化降解得到正磷酸盐并 且以羟基磷酸钙的形式固定下来，从而达到从磷霉素废水中回收磷的目的。
本发明提供的一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，是以处理磷霉素废水和回收磷 资源为目的，利用光电催化氧化协同羟基磷酸钙沉积作用的磷回收方法。本发明回收磷 的过程中能耗低，无二次污染产生，且回收磷之后的产品-羟基磷酸钙可以作为磷肥或含 磷矿物加以利用，在处理污染水质的同时实现了磷资源的有效回收，具有如下有益效果：
1、通过光催化产生光生电子和空穴，另外提供一个电场，使得空穴和电子可以有 效分离，具有强氧化性的空穴可以将磷霉素有效降解为正磷酸盐;
2、产生的电子转移到阴极，与水反应产生羟基(OH-)，可以为羟基磷酸钙的形成 提供碱性环境，促进羟基磷酸钙的快速形成;
3、多孔水化硅酸钙可以自发溶出Ca2+和OH-，Ca2+和OH-与正磷酸盐反应，在多孔 水化硅酸钙的表面结晶形成磷酸钙和羟基磷酸钙的混合物;反应完成后，磷回收产品-磷 酸钙和羟基磷酸钙的混合物中，磷的含量(以P计)可以达到13%-15%(质量分数)， 该产品可以作为磷肥或含磷矿物加以利用;
4、反应过程中，无有毒有害物质产生，溶液的pH值始终保持弱碱性(pH=7.5-9.0); 反应完成后，出水中检测磷霉素成分含量为零，PO43-浓度为3-5mg/L，COD浓度<50mg/L， pH=7.5-8.5，水质无需二次处理，可以直接排放。