申请日2012.04.23
公开(公告)日2012.08.15
IPC分类号B01J20/02; B01J20/28; C02F1/58; H01F1/01; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本发明公开了一种处理废水中无机磷的方法，属于污水处理领域。本发明纳米材料的制备方法为首先用活性剂与添加剂活化海底硅矿，然后加热到1400℃～1450℃使其成熔融状态，再用高压氧气冲击硅矿，使硅矿中铁，钴，镍等金属被氧化，最后通电产生离子冲击并且形成电晕使金属元素羟基化，得到既有吸附能力又有磁性的纳米材料。用该纳米材料处理某工厂磷浓度300mg/L～600mg/L的废水，氨氮去除率达99%以上。本发明纳米材料除无机磷速度快，限制条件少，吸附效果好。具有显著的经济效益和社会效益，广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种处理废水中无机磷的方法，其特征在于制备方法为：
(1)取海面以下150米的硅矿为原料，把其碾碎加入活性剂，添加剂，在氩气保护下，加热到1400℃～1450℃，使其成熔融状态;
(2)用氧气在7000Pa～8000Pa的压力下冲击熔融的硅矿，冲击10min～15min，使硅矿中的铁，钴，镍等伴生矿被氧化，待冷却后成胶态状;
(3)施加电压，产生粒子冲击并且形成电晕，冷凝成粉末状，得到既有磁性又有吸附力的纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种处理废水中无机磷的方法，其特征在于：所述的活性剂是指硅粉，(NH4)2SiO3，氯化苄基三乙基铵，硫酸氢四丁基铵中的两种或三种;所述的添加剂是指三辛基甲基氯化铵，NH3·H20，十六烷基三甲基氯化铵，硫酸氢四丁基铵，十二烷基二甲基苄基氯化铵中的三种或四种。
3.根据权利要求1所述的一种处理废水中无机磷的方法，其特征在于：所述的活性剂中以质量百分比计，硅粉 33%～67%，(NH4)2SiO3 33%～67%，氯化苄基三乙基铵 33%～67%，硫酸氢四丁基铵 33%～67%。
4.根据权利要求1所述的一种处理废水中无机磷的方法，其特征在于：
所述的添加剂成分以质量百分比计，三辛基甲基氯化铵 20%～25%，NH3H20 25%～40%，十六烷基三甲基氯化铵 20%～25%，硫酸氢四丁基铵20%～25%，十二烷基二甲基苄基氯化铵 20%～25%。
说明书
一种处理废水中无机磷的方法
技术领域
本发明公开了一种处理废水中无机磷的方法，属于污水处理领域。
背景技术
磷是引起水体富营养的根源，虽然城市污水的磷含量很低，但是其排放水量极大。如未经处理直接排除水体，将会严重污染水环境。磷虽然是一种构成生物体必不可少的营养物质，且本身没有毒性。但是当大量的磷铜其他营养物质一起排入水时，问题就产生了。藻类的大量生长使水体的生态平衡失调，导致了水体富营养化，由此产生的后果非常严重。黄磷生产过程中产生的废水中含有极毒的元素磷，对水体动植物与人类都有很大的影响。
目前处理含磷废水的主要方法有物理，化学以及生物方法。物理方法主要有吸附，离子交换，超声/微电解协同等方法，例如：公开号为CN101269869、名称为“一种含磷废水的处理方法”所述利用火山岩巨大比表面积，在微碱性条件下活化其富含的各种金属元素的表面，使金属元素羟基化，形成吸附磷酸根的活性位点，磷酸根易于和羟基结合而被牢固的吸附火山岩表面，达到去除磷酸根的目的。化学方法主要有化学沉析剂，混剂辅助化学沉淀法，氧化法等方法，例如：公开号为CN1417142、名称为“化学强化生物除磷工艺方法”所述利用化学除磷池对生物曝气池处理过的废水进行强化处理;化学方法步骤繁琐，有可能产生二次污染而且还不经济。生物方法主要有生物曝气池的处理方法，例如：公开号为CN101182075、名称为“采用交替式曝气的生物滤池生物除磷工艺”所述的两座生物滤池反复处于厌氧/好氧环境驯化出聚磷菌，聚磷菌除去污水中的磷。生物方法限制因素多，耗时长，不经济。
发明内容
本发明针对现有除磷纳米材料只有吸附力，提供了一种既有吸附力又有磁性的纳米材料制备方法，用本发明的方法可以有针对性的快速除去废水中的无机磷。
本发明采用的技术方案是：
(1)取海面以下150米的硅矿为原料，把其碾碎加入活性剂，添加剂，在氩气保护下，加热到1400℃～1450℃，使其成熔融状态;
(2)用氧气在7000Pa～8000Pa的压力下冲击熔融的硅矿，冲击10min～15min，使硅矿中的铁，钴，镍等伴生矿被氧化，待冷却后成胶态状;
(3)施加电压，产生粒子冲击并且形成电晕，冷凝成粉末状，得到既有磁性又有吸附力的纳米材料。
本发明的应用方法为：将所得的粉末在温度为30℃～37℃，pH 6.5～7.5条件下加入废水中，搅拌2～3h，在外加磁场下沉淀分离即可。
所述的活性剂是指硅粉，(NH4)2SiO3，氯化苄基三乙基铵，硫酸氢四丁基铵中的两种或三种;所述的添加剂是指三辛基甲基氯化铵，NH3·H20，十六烷基三甲基氯化铵，硫酸氢四丁基铵，十二烷基二甲基苄基氯化铵中的三种或四种。
所述的活性剂中以质量百分比计，硅粉 33%～67%，(NH4)2SiO3 33%～67%，氯化苄基三乙基铵 33%～67%，硫酸氢四丁基铵 33%～67%。
所述的添加剂成分以质量百分比计，三辛基甲基氯化铵 20%～25%，NH3H20 25%～40%，十六烷基三甲基氯化铵 20%～25%，硫酸氢四丁基铵20%～25%，十二烷基二甲基苄基氯化铵 20%～25%。
本发明与现有方法相比所具有的优点及效果是：
(1)本发明的纳米材料既有吸附能力又有磁性;
(2)本发明方法除无机磷稳定性高，限制条件少，针对性强。
具体实施方式
实例 1
活性剂中以质量计，硅粉 33g，(NH4)2SiO3 67g;
添加剂成分以质量计，三辛基甲基氯化铵 20g，NH3H20 40g，十六烷基三甲基氯化铵 20g，硫酸氢四丁基铵 20g。
纳米材料的制备方法为：
先取海面以下150米的硅矿为原料，把其碾碎加入活性剂，添加剂，在氩气保护下，加热到1400℃，使其成熔融状态;再用氧气在7000Pa的压力下冲击熔融的硅矿，冲击10min，使硅矿中的铁，钴，镍等伴生矿被氧化，待冷却后成胶态状;最后施加电压，产生粒子冲击并且形成电晕，冷凝成粉末状，得到既有磁性又有吸附力的纳米材料。
用该纳米材料在30℃，pH 7条件下处理某工厂无机磷浓度100mg/L废水，废水内的无机磷浓度从100mg/L降到0.1mg/L，去除率高达99.99%。
实例2
活性剂中以质量计，硅粉 67g，氯化苄基三乙基铵 33g;
添加剂成分以质量计，三辛基甲基氯化铵 25g，NH3H20 25g，十六烷基三甲基氯化铵 25g，硫酸氢四丁基铵 25g。
纳米材料的制备方法为：
先取海面以下150米的硅矿为原料，把其碾碎加入活性剂，添加剂，在氩气保护下，加热到1450℃，使其成熔融状态;再用氧气在8000Pa的压力下冲击熔融的硅矿，冲击15min，使硅矿中的铁，钴，镍等伴生矿被氧化，待冷却后成胶态状;最后施加电压，产生粒子冲击并且形成电晕，冷凝成粉末状，得到既有磁性又有吸附力的纳米材料。
用该纳米材料在35℃，pH 8条件下处理某工厂无机磷浓度300mg/L废水，废水内的无机磷浓度从300mg/L降到0.5mg/L，去除率高达99.99%。
实例 3
活性剂中以质量计，硅粉 55g，(NH4)2SiO3 45g ;
添加剂成分以质量计，三辛基甲基氯化铵23g，NH3H20 30g，十六烷基三甲基氯化铵 22g，硫酸氢四丁基铵 25g。
纳米材料的制备方法为：
先取海面以下150米的硅矿为原料，把其碾碎加入活性剂，添加剂，在氩气保护下，加热到1430℃，使其成熔融状态;再用氧气在7500Pa的压力下冲击熔融的硅矿，冲击13min，使硅矿中的铁，钴，镍等伴生矿被氧化，待冷却后成胶态状;最后施加电压，产生粒子冲击并且形成电晕，冷凝成粉末状，得到既有磁性又有吸附力的纳米材料。
用该纳米材料在35℃，pH 8条件下处理某工厂无机磷浓度600mg/L废水，废水内的无机磷浓度从600mg/L降到0.8mg/L，去除率高达99.99%。