申请日2015.01.23
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号B01J20/24; C02F1/28; B01J20/28; B01J20/30
摘要
本发明提供一种用于水处理的除磷吸附胶囊颗粒及其制备方法。制备方法包括：以水为反应介质，使壳聚糖与铁盐进行反应，得到胶体;将所述胶体加入到碱性溶液中，静置后得到含有除磷吸附胶囊颗粒的体系。本发明将铁盐与壳聚糖进行反应，再将反应得到的胶体加入到碱性溶液中，得到除磷吸附胶囊颗粒固体，避免了传统方法中铁盐易溶于水，水解后会与污染物形成大量的絮体矾花，导致二次污染的问题。由本发明制得的产品颗粒在完成磷的去除后，可作为一种缓释磷肥应用于农业和园艺领域。本发明制备的除磷吸附胶囊颗粒可以实现污水和河道湖泊水中的磷回收并加以利用，变废为宝，不仅有良好的经济效益，而且具有很好的环境和生态效益。
权利要求书
1.一种除磷吸附胶囊颗粒的制备方法，包括下述步骤：以水为反应介质，使 壳聚糖与铁盐进行反应，得到胶体;将所述胶体加入到碱性溶液中，静置后得到含 有除磷吸附胶囊颗粒的体系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述铁盐选自下述至少一种： 氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、聚合氯化铁和聚合硫酸铁;
所述壳聚糖与所述铁盐的质量比为1-2:0.95-1.7。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述反应的温度为40℃-70℃， 所述反应的时间为1小时-3小时。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述碱性溶液为无 机碱水溶液;
所述无机碱选自下述至少一种：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾;
所述碱性溶液中，所述无机碱的摩尔浓度为0.5mol/L-1mol/L。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述胶体与所述碱 性溶液的配比为0.5L-1L:2L-3L。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：所述胶体采用滴加 的方式加入到所述碱性溶液中;
所述滴加为：将冷却后的胶体用机械泵引入细管中，在搅拌下将所述胶体逐滴 滴入所述碱性溶液中;
所述细管的内径为0.5-2毫米;
所述滴加的速度为2-3滴每秒;
所述细管的管嘴与所述碱性溶液页面的距离为16厘米-30厘米。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：所述静置的时间为 10分钟-30分钟。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：所述方法还包括将 所述含有除磷吸附胶囊颗粒的体系进行固液分离并将固液分离得到的固体用水清 洗得到湿状除磷吸附胶囊颗粒的步骤;
所述方法还进一步包括将所述湿状除磷吸附胶囊颗粒进行干燥得到干状除磷 吸附胶囊颗粒的步骤。
9.由权利要求1-8中任一项所述方法制备得到的除磷吸附胶囊颗粒，其特征 在于：所述除磷吸附胶囊颗粒为湿状除磷吸附胶囊颗粒，其平均粒径为3mm-5mm;
所述除磷吸附胶囊颗粒为干状除磷吸附胶囊颗粒，其平均粒径为1mm-1.8mm。
10.权利要求9所述除磷吸附胶囊颗粒在水处理中的应用，其中，所述水为污 水、河道和湖泊水。
说明书
一种用于水处理的除磷吸附胶囊颗粒及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种用于水处理的除磷吸附胶囊颗粒及其制备 方法。
背景技术
人类在生活和生产中享受水带来的好处的同时，也给水体带来了污染破坏了水环 境，磷就是其中的污染物之一。生活污水是磷污染的一个主要来源，排入水体中的磷 约有64%来自生活污水，人类屎尿污染物排放总量中总磷的排放量可达 5.24kg/(人·年)，全球每年的磷矿产量约1.38亿吨，有12%用于生产洗涤剂，而洗涤 剂排磷量占整个生活污水磷排放量的19%左右。大量的向水体中排放磷，对水源、土 壤，造成污染，对人体健康构成危害，同时一味地开采磷矿石的做法也是不可持续的， 而排入水中的磷得不到很好的利用，这不仅造成资源浪费还会带来环境污染问题。如 何解决磷污染，成为了多年困扰污水处理行业的一大难题。因此，寻求经济有效的方 法对磷循环利用，不仅能促进水处理行业的发展，还将对实际经济、社会的可持续发 展产生重要的影响。
长期以来，在各种除磷化学药剂中，铁盐是最常见的药剂之一，但由于铁盐易溶 于水形成液态，其水解后与污染物形成大量的絮体矾花，在絮体较轻的情况下会随水 流任意排放，不仅对环境造成严重的二次污染，同时又是对资源的严重浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于水处理的除磷吸附胶囊颗粒及其制备方法。
本发明所提供的除磷吸附胶囊颗粒是按照包括下述步骤的方法制备得到的：
以水为反应介质，使壳聚糖与铁盐进行反应，得到黏性胶体;将所述黏性胶体加 入到碱性溶液中，静置后得到含有除磷吸附胶囊颗粒的体系。
所述反应中，所述铁盐以铁盐水溶液的方式加入反应体系。
所述铁盐水溶液中，铁离子的质量浓度为0.2%-0.4%，具体可为0.4%。
所述铁盐选自下述至少一种：氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、聚合氯化铁和聚合硫酸 铁。
所述壳聚糖为脱乙酰度为85%-95%的壳聚糖。
所述反应中，所述壳聚糖以所述壳聚糖粉末的方式加入反应体系。
所述壳聚糖与所述铁盐的质量比为1-2:0.95-1.7，具体可为2:0.95。
所述反应的温度为40℃-70℃，具体可为60℃，所述反应的时间为1小时-3小时， 具体可为3小时。
为了保证反应体系的均一性，所述反应在搅拌下进行。
所述碱性溶液为无机碱水溶液。
所述无机碱选自下述至少一种：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾。
所述碱性溶液中，所述无机碱的摩尔浓度为0.5-1mol/L，具体可为0.7mol/L。
所述黏性胶体与所述碱性溶液的配比为0.5L-1L:2L-3L，具体可为1L:2L。
所述黏性胶体采用滴加的方式加入到所述碱性溶液中。
所述滴加为：将所述黏性胶体冷却后用机械泵引入细管中，在搅拌下将所述黏性 胶体逐滴滴入所述碱性溶液中。
所述细管的内径通常为0.5-2毫米，具体可为1.2毫米，所述滴加的速度为2-3 滴每秒，所述细管的管嘴与所述碱性溶液液面的距离为16厘米-30厘米，具体可为20 厘米。
所述静置的时间为10分钟-30分钟，具体可为30分钟。
上述方法还包括将所述含有除磷吸附胶囊颗粒的体系进行固液分离并将固液分离 得到的固体用水清洗得到湿状除磷吸附胶囊颗粒的步骤。
所述固液分离后得到的液体可重新用于配置碱性溶液。
所述清洗可进行3-6次，当测得的清洗液的pH值为7.0-7.5时停止清洗。
所述清洗液收集后可重新用于配置碱性溶液。
上述方法还可进一步包括将所述湿状除磷吸附胶囊颗粒进行干燥得到干状除磷吸 附胶囊颗粒的步骤。
所述干燥的温度为50℃-70℃，具体可为70℃。
所述干燥的时间为180min-300min，具体可为240min。
由上述方法制备得到的湿状/干状除磷吸附胶囊颗粒也属于本发明的保护范围。
所述湿状除磷吸附胶囊颗粒的平均粒径为3mm-5mm。
所述干状除磷吸附胶囊颗粒的平均粒径为1mm-1.8mm。
所述湿状/干状除磷吸附胶囊颗粒在水处理中的应用也属于本发明的保护范围。
所述水具体可为污水、河道和湖泊水。
本发明将铁盐与壳聚糖进行反应，再将反应得到的黏性胶体加入到碱性溶液中， 得到除磷吸附胶囊颗粒固体，避免了传统方法中铁盐易溶于水，水解后会与污染物形 成大量的絮体矾花，导致二次污染的问题。
将此产品应用于水处理领域可以对水体中的磷进行去除，达到除去水体中磷污染 的效果。不仅如此，由于壳聚糖具有生物相容性、生物降解性且无毒等特性，已经被 广泛应用于生物医药领域和农业领域，因此，由本发明制得的产品颗粒在完成磷的去 除后，可作为一种缓释磷肥应用于农业和园艺领域。如此污水或水体中的磷能加以利 用，变废为宝，不仅有良好的经济效益，而且具有很好的环境和生态效益。本发明给 出了一种用壳聚糖和铁盐生产除磷吸附胶囊颗粒的方法，工艺方法可操作性强，原料 的利用率高。