申请日2014.11.27
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号B01J20/04; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本发明公开一种处理含锌废水吸附剂的制备方法及应用，属于重金属废水处理技术领域;本发明所述方法对磷石膏进行氯化钠预处理后采用硫酸铝改性技术对磷石膏进行改性，制取得到铝基改性磷石膏吸附剂，Al3+通过离子交换反应进入到磷石膏层间，并使层间撑开以加大层间距和孔径，该吸附剂的微孔结构进一步增加，从而提高磷石膏的孔隙率和比表面积，具有良好的吸附性能，进一步处理后的磷石膏具有较高的吸附容量，使之能够成为一种去除锌离子的优良吸附材料。
权利要求书
1.一种处理含锌废水吸附剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将磷石膏样品破碎至120~180目，用去离子水洗涤3~5次后去除磷石膏中杂质得到纯化磷石膏，按32~48g/L的比例在饱和氯化钠溶液中加入纯化磷石膏，配制成悬浮液，在30-40℃条件下搅拌3-7h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，常温烘干至含水量小于等于0.5%得到钠化磷石膏样品;
(2)按32~48g/L的比例将钠化磷石膏样品加入质量浓度为1-5%的Al2(SO4)3溶液中，在30-40℃条件下搅拌4-8h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，于120-160℃烘干至含水量小于等于0.5%，然后进行研磨后过120-180目筛，得到铝改性磷石膏吸附剂。
2.权利要求1所述的处理含锌废水吸附剂的制备方法制备得到的吸附剂用于处理含锌废水，其特征在于：将制备得到的吸附剂以8～12g/L的比例加入到含锌废水中，废水中锌离子的浓度为50-90mg/L，并充分搅拌混合，在15～20℃下接触震荡90~120min后进行泥水过滤，弃去滤渣，并测定处理后的滤液中锌离子的含量。
说明书
一种处理含锌废水吸附剂的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种处理含锌废水吸附剂的制备方法及应用，属于重金属废水处理技术领域。
背景技术
锌是一种在地球上储量较为丰富的重金属资源。我国锌矿资源储量居世界第二位，锌资源并广泛应用于现代工业生产如冶炼、制药及食品行业之中。锌是人体健康不可缺少的元素，它广泛存在于人体肌肉及骨骼中，但是含量甚微，如果超量就会发生严重后果。含锌废水的主要来源为电镀废水它的排放对人体健康和工农业活动具有严重危害，具有持久 性、毒性大、污染严重等危害，一旦进入环境后不能被生物降解，大多数参与食物链循环，并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害人体健康。纵观国内外目前电镀含锌废水的处理技术，应用较多、较成熟可靠的工艺主要有：沉淀法、离子交换法、电解法、吸附法、生物法、膜分离法等。但这些方法存在基建费用高、运行复杂，不能循环利用吸附后的污泥等缺点。因此，寻找一种很好解决锌污染的办法，对于良好生态环境的维持，尤其是工业发达的城市生态环境是很重要的。
磷石膏是湿法生产磷酸工艺过程中产生的固体废弃物，其主要成分是CaSO4·2H2O，2006年5月国家环保总局以环函(2006)176号文的形式，将磷石膏定性为危险固体废弃物，列为国家固体废弃物污染环境的防治对象。因此磷石膏的无害化处理及综合利用成为工业固体废物资源化研究领域的热点之一。
磷石膏的资源化利用已成为磷肥行业实现可持续发展的关键。因此，如何综合利用磷石膏、控制磷石膏产生的污染、以废治废，提高磷石膏的利用价值，创造良好的社会效益和环境效益就显得尤其重要。磷石膏在利用上可以用于处理含锌废水，是一种以废治废的方法，但未经改性的磷石膏吸附容量与比表面积偏低，直接用来处理含锌废水不能达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中对锌的排放要求(<2mg/L)。
在公开号为 CN102464398A的专利中公开了一种含锌废水的处理方法。该方法利用絮凝法处理含锌废水。其工艺步骤为是由铁铝叶绿矾和无定型二氧化硅以1:1～1:5的质量比配合制备而成的粉末状物质，再把该物质加入到含锌废水中进行处理。该方法尽管除锌效果高，但原料的制备过程较为繁复，不利于大规模工业化生产。
在公开号为是 CN102464397A的专利中公开了一种处理含锌废水的复合除锌剂方法。该方法利用气浮法处理含锌废水。其工艺步骤为由有机物和无机物复配成复合除锌剂，在pH值为4.0～6.0的情况下加入到含锌废水中，搅拌10～30min之后，所得的废水再进行气浮处理，最后把浮在废水表面的一层残渣用刮渣机刮除，出水即可低于国家一级排放标准。该方法同样在复合除锌剂的制备及运行成本偏高，不利于废弃物的资源综合利用。
国外研究证明，未进行改性的磷石膏具有一定的吸附特性，在适宜的条件下对锌具有良好的吸附性能。同时吸附后的磷石膏经过干燥处理后能够作为建材再一次利用，从而实现了磷石膏资源化综合利用的过程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供利用添加剂改性磷石膏处理电镀含锌废水的方法，经添加剂改性后的磷石膏比表面积大、吸附容量高，使用改性磷石膏处理含锌废水可以达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中对锌的排放要求。
本发明的技术方案如下，经过下列各步骤：
(1)将磷石膏样品破碎至120~180目，用去离子水洗涤3~5次后去除磷石膏中杂质得到纯化磷石膏，按32~48g/L的比例在饱和氯化钠溶液中加入纯化磷石膏，配制成悬浮液，在30-40℃条件下搅拌3-7h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，常温烘干至含水量小于等于0.5%得到钠化磷石膏样品;
(2)按32~48g/L的比例将钠化磷石膏样品加入质量浓度为1-5%的Al2(SO4)3溶液中，在30-40℃条件下搅拌4-8h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，于120-160℃烘干至含水量小于等于0.5%，然后进行研磨后过120-180目筛，得到铝改性磷石膏吸附剂。
本发明所述的处理含锌废水吸附剂的制备方法制备得到的吸附剂用于处理含锌废水，包括以下步骤：将制备得到的吸附剂以8～12g/L的比例加入到含锌废水中，废水中锌离子的浓度为50-90mg/L，并充分搅拌混合，在15～20℃下接触震荡90~120min后进行泥水过滤，弃去滤渣，并测定处理后的滤液中锌离子的含量。
本发明采用氯化钠和硫酸铝作为添加剂，对磷石膏进行改性制取得到铝基改性磷石膏吸附剂，Al3+通过离子交换反应进入到磷石膏层间，并使层间撑开以加大层间距和孔径，该吸附剂的微孔结构进一步增加，从而提高磷石膏的孔隙率和比表面积，具有良好的吸附性能，进一步使处理后的磷石膏具有较高的吸附容量，使之能够成为一种去除锌离子的优良吸附材料;与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明利用氯化钠和硫酸铝改性磷石膏，增大了磷石膏的比表面积，使其具有更好的吸附功能;
(3)本发明能够实现对废水中锌的去除，且总体吸附量较高，最佳理论条件下，铝基改性磷石膏对锌的吸附量可达69.8mg/g，因而对含锌工业废水的治理和水环境的改善具有重要的实际意义;
(4)本发明制取吸附剂的原料磷石膏为工业废弃物，将为以废治废提供新的思路。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
(1)将磷石膏样品破碎至120目，用去离子水洗3次去除磷石膏中杂质分离得到纯化磷石膏，将8g纯化磷石膏溶于250mL饱和氯化钠溶液中，配制成悬浮液，在30℃条件下搅拌3h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，常温烘干至含水量小于等于0.5%得到钠化磷石膏样品;
(2)将8g钠化磷石膏样品加入250mL质量浓度为1%的Al2(SO4)3溶液中，在30℃条件下搅拌4h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，于120℃烘干至含水量小于等于0.5%，然后进行研磨后过120目筛，得到铝改性磷石膏吸附剂;
(3)将步骤(2)所得吸附剂以8g/L的量加入含锌废水中，废水中锌离子的浓度为50mg/L，并充分搅拌混合，在15℃下接触震荡90分钟后进行泥水过滤，弃去滤渣，处理后的滤液中锌的含量为1.2mg/L。
实施例2
(1)将磷石膏样品破碎至160目，用去离子水洗4次去除磷石膏中杂质分离得到纯化磷石膏，将10g纯化磷石膏溶于250mL饱和氯化钠溶液中，配制成悬浮液，在35℃条件下搅拌5h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，常温烘干至含水量小于等于0.5%得到钠化磷石膏样品;
(2)将10g钠化磷石膏样品加入250mL质量浓度为3%的Al2(SO4)3溶液中，在35℃条件下搅拌6h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，于140℃烘干至含水量小于等于0.5%，然后进行研磨后过160目筛，得到铝改性磷石膏吸附剂;
(3)将步骤(2)所得吸附剂以10g/L的量加入含锌废水中，废水中锌离子的浓度为70mg/L，并充分搅拌混合，在18℃下接触震荡100分钟后进行泥水过滤，弃去滤渣，处理后的滤液中锌的含量为0.8mg/L。
实施例3
(1)将磷石膏样品破碎至180目，用去离子水洗5次去除磷石膏中杂质分离得到纯化磷石膏，将12g纯化磷石膏溶于250mL饱和氯化钠溶液中，配制成悬浮液，在40℃条件下搅拌7h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，常温烘干至含水量小于等于0.5%得到钠化磷石膏样品;
(2)将12g钠化磷石膏样品加入250mL质量浓度为5%的Al2(SO4)3溶液中，在40℃条件下搅拌8h后，减压抽滤，用去离子水洗涤至中性，于160℃烘干至含水量小于等于0.5%，然后进行研磨后过180目筛，得到铝改性磷石膏吸附剂;
(3)将步骤(2)所得吸附剂以12g/L的量加入含锌废水中，废水中锌离子的浓度为90mg/L，并充分搅拌混合，在20℃下接触震荡120分钟后进行泥水过滤，弃去滤渣，处理后的滤液中锌的含量为0.4mg/L。
对比例1
(1)将磷石膏样品破碎至120目，用去离子水洗3次去除磷石膏中杂质分离得到纯化磷石膏样品;
(2)将步骤(1)所得吸附剂以8g/L的量加入含锌废水中，废水中锌离子的浓度为50mg/L，并充分搅拌混合，在15℃下接触震荡90分钟后进行泥水过滤，弃去滤渣，处理后的滤液中锌的含量为23.8mg/L。
对比例2
(1)将磷石膏样品破碎至160目，用去离子水洗4次去除磷石膏中杂质分离得到纯化磷石膏;
(2)将步骤(1)所得吸附剂以10g/L的量加入含锌废水中，废水中锌离子的浓度为70mg/L，并充分搅拌混合，在18℃下接触震荡100分钟后进行泥水过滤，弃去滤渣，处理后的滤液中锌的含量为29.8mg/L。
对比例3
(1)将磷石膏样品破碎至180目，用去离子水洗5次去除磷石膏中杂质分离得到纯化磷石膏;
(2)将步骤(1)所得吸附剂以12g/L的量加入含锌废水中，废水中锌离子的浓度为90mg/L，并充分搅拌混合，在20℃下接触震荡120分钟后进行泥水过滤，弃去滤渣，处理后的滤液中锌的含量为36.3mg/L。