申请日2012.08.13
公开(公告)日2012.10.31
IPC分类号B01J20/24; B01J20/30; C02F1/62; C02F1/58; C02F1/28
摘要
本发明提供一种用于水处理的磁性矿化垃圾的制备方法，步骤如下：1)将三价铁盐和二价铁盐混合，配制成Fe3+、Fe2+总浓度为0.3～3mol/L的混合溶液，将干燥、粉碎的矿化垃圾加入到溶液中，矿化垃圾与溶液的固液质量比为1∶10～50制成悬浊液，搅拌2～3h，置于70～80℃的恒温水浴中，搅拌下滴加1～1.5mol/L的碱溶液，碱溶液用量为混合溶液体积的1/3～1/2，滴加完毕后继续搅拌3～4小时;2)搅拌停止后，过滤，用蒸馏水清洗沉淀物3-5次，90-95℃下烘3-4小时，烘干、碾磨制得磁性矿化垃圾。通过本发明的技术方案，改性后的矿化垃圾提高了对废水中磷酸根处理效果。
权利要求书
1.一种用于水处理的磁性矿化垃圾的制备方法，其特征在于：
步骤如下：
1)将三价铁盐和二价铁盐混合，使Fe3+与Fe2+摩尔比为2：1～2：1.5， 加到水中，配制成Fe3+、Fe2+总浓度为0.3～3mol/L的混合溶液，将干 燥、粉碎过60～150目筛的矿化垃圾加入到溶液中，矿化垃圾与溶液的 固液质量比为1：10～1：50，制成悬浊液，搅拌2～3h，置于70～80℃ 的恒温水浴中，搅拌下滴加1～1.5mol/L的碱溶液，碱溶液用量为混合 溶液体积的1/3～1/2，滴加完毕后继续搅拌3～4小时;
2)搅拌停止后，过滤，用蒸馏水清洗沉淀物，并在90-95℃下烘3-4 小时，烘干、碾磨制得磁性矿化垃圾。
2.根据权利要求1所述的用于水处理的磁性矿化垃圾的制备方法，其 特征在于：步骤1)中所述的三价铁盐为FeCl3或Fe(NO3)3。
3.根据权利要求1所述的用于水处理的磁性矿化垃圾的制备方法，其 特征在于：步骤1)中所述的二价铁盐为FeCl2或FeSO4。
4.根据权利要求1所述的用于水处理的磁性矿化垃圾的制备方法，其 特征在于：步骤1)中所述的碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
说明书
一种用于水处理的磁性矿化垃圾的制备方法
技术领域
本发明涉及环境污染控制新材料领域，尤其涉及一种用于水处理的磁性矿化 垃圾的制备方法。
背景技术
目前我国工业和城市生活废水一般是混合后集中处理，导致污水中同时含 有大量的有机污染物、磷酸盐和各种其它污染物，污水处理工艺复杂且效率不 高。常规的污水处理工艺一般利用生物和化学相结合的方法除磷，但除磷效果 不够好，难以去除低浓度的磷酸根。研究表明，当湖泊中磷酸根的浓度达到0.03 mg/L就可以引起富营养化。而吸附法是去除低浓度磷酸根的有效方法，其中最 为关键的是开发高效吸附剂。污水中难降解有机污染物一般是通过混凝沉淀、 化学氧化等工艺去除。混凝沉淀对溶解性的难降解有机污染物去除效果较差; 化学氧化对难降解有机物具有选择性，且处理成本高，不适合处理量大面广的 城镇污水。
矿化垃圾是指在填埋场中填埋多年(在上海一般至少在8-10年以上，北方 地区10年以上)，基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾。
我国现有几十座卫生和准卫生城市生活垃圾填埋场和一般堆场，已填入或 堆放垃圾几千万吨。当中的一些垃圾经8-10年的降解后，基本上达到了稳定化 状态，因而被称为矿化垃圾。在上海市，这种矿化垃圾至少有4000万吨(老 港垃圾填埋场2000万吨，市区和郊区历年来的堆场、江镇堆场等近2000万 吨)。北京、天津、广州等城市所堆存的矿化垃圾估计也有几千万吨。因此这些 矿化垃圾的资源非常充足，可以认为是取之不绝用之不尽的。
与一般土壤相比，矿化垃圾具有容重较小、孔隙率高、有机质含量高、阳 离子交换容量(CEC)大、吸附和交换能力强的特点。特别是阳离子交换容量， 矿化垃圾的阳离子交换容量更是高达0.068mol/100g以上，比普通的砂土高出 数十倍(同济大学学报：自然科学版，第34卷第10期，1360页)。另外其孔 隙率高，比表面积大，是一种理想的吸附载体，经过改性的矿化垃圾可以成为 一种有效的水处理剂。
公开号为102241435A的发明专利公开了一种利用矿化垃圾材料烧结制备磷 聚填料的方法，该方法是将矿化垃圾和加入铝盐混凝剂得到的脱水污泥混合后 再高温烧结，得到小颗粒对磷酸根吸附有一定的效果，但烧结后，表面羟基消 失，不能和磷酸根发生配位交换，仅靠表面的范德华力作用，处理效果相对较 低。
吸附剂在水中的分离也是个问题，没有快速的固液分离，则会影响水处理 效率，增加操作成本。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术中矿化垃圾对废水中磷酸根处理效果较差 的不足，提供一种用于水处理的磁性矿化垃圾的制备方法。
本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤：
1)将三价铁盐和二价铁盐混合，使Fe3+与Fe2+摩尔比为2：1～2：1.5加到 水中，配制成Fe3+、Fe2+总浓度为0.3～3mol/L的混合溶液，将干燥、粉碎过60～150 目筛的矿化垃圾加入到溶液中，矿化垃圾与溶液的固液质量比为1：10～50制成 悬浊液，搅拌2～3h，置于70～80℃的恒温水浴中，搅拌下滴加1～1.5mol/L的 碱溶液，碱溶液用量为混合溶液体积的1/3～1/2，滴加完毕后继续搅拌3～4小时;
2)搅拌停止后，过滤，用蒸馏水清洗沉淀物3-5次，90-95℃下烘3-4小时， 烘干、碾磨制得磁性矿化垃圾。
步骤1)中所述的三价铁盐为FeCl3或Fe(NO3)3。
步骤1)中所述的二价铁盐为FeCl2或FeSO4。
上述的三价铁盐，二价铁盐是水溶性的，不然满足不了溶液中对其浓度的 要求。
步骤1)中所述的碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
本发明的优点是采用废弃的垃圾经长时间填埋后得到的矿化垃圾，价格便 宜，丰富易得。将一定比例的Fe2+和Fe3+在一定的条件下先通过阳离子交换的方 式负载到矿化垃圾表面，再在矿化垃圾表面生成具有磁性的铁化合，利用矿化 垃圾本身就富含的羟基和铁化合物表面的羟基，可以提高对磷酸根的吸附量， 同样道理对砷酸根等污染物也有较好的吸附效果。在废水处理过程中，磁性矿 化垃圾吸附饱和后，能在磁场中迅速沉淀，具有良好的固液分离效果。