申请日2018.03.02
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号C02F1/28; B01J20/04
摘要
本发明涉及一种去除污水中磷元素的方法，采用硫酸亚铁和碳酸钙粉末作为复合吸附剂，将复合吸附剂加入含磷污水中进行除磷。本发明采用的常用的工业物资硫酸亚铁和碳酸钙粉末复配准备复合吸附剂，原料来源广泛、价格低廉，沉淀副产物无毒无害，本发明能够在温和的条件下从磷酸根溶液中去除磷元素，操作简单，效果显著，能够高效除去含磷污水中的磷元素，并且不引入新的杂质。
权利要求书
1.一种去除污水中磷元素的方法，其特征在于，采用硫酸亚铁和碳酸钙粉末作为复合吸附剂，将复合吸附剂加入含磷污水中进行除磷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸亚铁与污水中磷元素摩尔比为0.6～1.5：1，碳酸钙与污水中磷元素摩尔比为0.9～2.25：1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)测定含磷污水中磷元素浓度;
2)将硫酸亚铁和碳酸钙粉末加入水中搅拌均匀，所得沉淀过滤并室温干燥后得到复合吸附剂;
3)将步骤2)所得复合吸附剂加入含磷污水中，使得复合吸附剂中硫酸亚铁与污水中磷元素摩尔比为0.6～1.5：1，搅拌1～24h后静置1～3小时，随后固液分离即可除去含磷污水中的磷元素。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)利用钼酸铵分光光度法测定含磷污水中磷元素浓度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)搅拌速度为100～500rpm。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)测定含磷污水中磷元素浓度;
2)将硫酸亚铁和碳酸钙粉末直接加入含磷污水中，使得复合吸附剂中硫酸亚铁与污水中磷元素摩尔比为0.6～1.5：1，在常温常压下搅拌1～24h后静置1～3小时，随后固液分离除去含磷污水中的磷元素。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1)利用钼酸铵分光光度法测定含磷污水中磷元素浓度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)搅拌速度为100～500rpm。
说明书
一种去除污水中磷元素的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种去除污水中磷元素的方法。
背景技术
在工业废水和城市污水中，磷是主要的污染物，过量的磷排放会导致湖泊河流富营养化，破坏生态系统的平衡，出现水体中藻类生长旺盛、水味腥臭难闻、透明度降低以及释放有毒物质甚至“水华”等现象。目前我国发布的《污水综合排放标准》(GB 8979-1996)和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)，把磷列为II类污染控制物，并严格规定了磷的排放标准。
目前国内外除磷工艺众多，其中化学沉淀法应用广泛，通过这种方法可以将磷固定到沉淀物中，不需要进一步处理。化学沉淀法主要包括向污水中加入钙盐、铁盐或铝盐。
相对于铝盐来说，铁盐对磷的去除效率较高，且沉淀物没有毒性，因此选择铁盐作为除磷的沉淀物质更为经济环保。大量研究表明，三价铁盐对磷酸根有较好的去除效果，现有方法中大多使用的也是三价铁盐，但三价铁盐相对于二价铁盐价格高出许多，因此，研究加入二价铁盐并提高其除磷效果是有意义的。有数据表明，新生成的三价铁具有更好的沉淀和吸附效率，有报道将二价铁盐和氧化剂共同加入，但氧化过程难以控制。
钙盐对磷酸根也具有一定的去除效果，使用较广泛的钙盐是氢氧化钙，但Ca(OH)2除磷处理后不仅污泥量大，且出水的pH值偏高，需要进行后中和处理，对反应器的损害较大。因此，寻找一种工艺简单、产物经济环保的高效率除磷方法，从而将污水中的磷降到规定的排放标准是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种有效除去污水中磷元素的方法，工艺简单、经济环保，使污水中磷含量降到排放标准以下。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种去除污水中磷元素的方法，采用硫酸亚铁和碳酸钙粉末作为复合吸附剂，将复合吸附剂加入含磷污水中进行除磷。
按上述方案，硫酸亚铁与污水中磷元素摩尔比为0.6～1.5：1，碳酸钙与污水中磷元素摩尔比为0.9～2.25：1。
上述去除污水中磷元素的方法(记为方法Ⅰ)，具体步骤如下：
1)测定含磷污水中磷元素浓度;
2)将硫酸亚铁和碳酸钙粉末加入水中搅拌均匀，将所得沉淀过滤并室温干燥后得到复合吸附剂;
3)将步骤2)所得复合吸附剂加入含磷污水中，使得复合吸附剂中硫酸亚铁与污水中磷元素摩尔比为0.6～1.5：1，搅拌1～24h后静置1～3小时，随后固液分离即可除去含磷污水中的磷元素。
优选的是，步骤1)利用钼酸铵分光光度法测定含磷污水中磷元素浓度。
优选的是，步骤3)搅拌速度为100～500rpm。
上述去除污水中磷元素的方法(记为方法Ⅱ)，具体步骤如下：
1)测定含磷污水中磷元素浓度;
2)将硫酸亚铁和碳酸钙粉末直接加入含磷污水中，使得复合吸附剂中硫酸亚铁与污水中磷元素摩尔比为0.6～1.5：1，在常温常压下搅拌1～24h后静置1～3小时，随后固液分离除去含磷污水中的磷元素。
优选的是，步骤1)利用钼酸铵分光光度法测定含磷污水中磷元素浓度。
优选的是，步骤2)搅拌速度为100～500rpm。
本发明将复合吸附剂加入含磷污水中，反应机理如下：
Fe2++2OH-→Fe(OH)2 (3)
Fe(OH)3→FeOOH+H2O (6)
上述方法I反应式为1-7，方法II反应式为1-8，主要原因是由于碳酸钙与亚铁在水溶液中，碳酸钙水解后产生的OH-能迅速与Fe(II)结合氧化并水解成稳定的FeOOH，而在磷溶液中，OH-与PO43-竞争，不会使Fe(II)迅速氧化水解，从而使反应8继续进行。Ca3(PO4)2的Ksp为2×10-29，当溶液中钙含量充足时，剩余的Ca(II)与磷酸根结合生成磷酸钙沉淀，磷酸钙经过搅拌与磷酸铁反应，生成磷酸铁钙这一物质，经过XRD检测可明显看出，反应式如下：
3Ca3(PO4)2+FePO4→Ca9Fe(PO4)7 (10)
本申请人通过研究发现二价铁离子能够在碳酸钙粉末表面与其发生反应并快速氧化成三价铁离子，整个转化过程不需要加压充氧等条件，反应后产物沉降性能好，通过短时间的静置沉淀即可达到固液分离的效果，全过程去磷效果显著、操作简单、沉淀物绿色环保无污染且产生污泥较少。
本发明的有益效果在于：1、本发明采用的常用的工业物资硫酸亚铁和碳酸钙粉末作为复合吸附剂除磷，原料来源广泛、价格低廉，沉淀副产物无毒无害;2、本发明能够在温和的条件下(常温常压)从含磷污水中去除磷元素，操作简单，效果显著，能够高效除去含磷污水中的磷元素，并且不引入新的杂质。