申请日2018.12.01
公开(公告)日2019.02.05
IPC分类号B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种含磷废水吸附材料的制备方法。该方法包含以下步骤：取剩余污泥烘干后自然冷却，碾磨过筛得剩余污泥粉末;往膨润土中加盐酸溶液，搅拌，冷却后离心，水洗固体沉积物至中性，烘干，过筛，加入氨基淀粉预聚物，与剩余污泥粉末混合得混合物A;将稀土元素配制成质量浓度为0.2‑0.4%的水溶液，再加入聚丙烯酰胺，搅拌均匀并超声分散，得稀土元素改性剂，与混合物A混合，加入钢渣，搅拌，加油酸，过滤烘干，煅烧，冷却后即得本发明吸附材料。本发明对剩余污泥、膨润土和钢渣进行改性处理，改变其内部结构，增大其比表面积，提高了吸附材料的吸附性能，有利于喹吖啶酮高档有机颜料产品生产中含磷废水里磷的吸附去除。
权利要求书
1.一种含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
(1)取剩余污泥烘干后自然冷却，碾磨过筛，得到剩余污泥粉末;
(2)往膨润土中加入盐酸溶液，在40-50℃下恒温搅拌1-2 h，冷却后离心，水洗固体沉积物至中性，于90-105℃烘干，过100-200目筛，加入氨基淀粉预聚物，与步骤(1)所得剩余污泥粉末混合，得混合物A，备用;
(3)将稀土元素配制成质量浓度为0.2-0.4%的水溶液，再加入相对于所述溶液体积1.2-1.5%的聚丙烯酰胺，搅拌均匀，并超声分散，得到稀土元素改性剂;
(4)将混合物A和稀土改性剂混合，加入破碎钢渣，在60-80℃下恒温搅拌2-4 h后，滴加油酸，再持续搅拌1-2h，过滤烘干，在490-550 ℃下煅烧1-2 h，冷却后投入造粒机中造粒，即得所述含磷废水吸附材料。
2.根据权利要求1所述的含磷 废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中剩余污泥粉末的颗粒大小为180-240 μm。
3.根据权利要求1所述的含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述剩余污泥、膨润土、氨基淀粉预聚物、钢渣的质量比为(8-10)：(2-4)：1：(4-6)。
4.根据权利要求1所述的含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述膨润土与盐酸的质量体积比为1：(6-8)。
5.根据权利要求1所述的含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述盐酸为1-3mol/L的盐酸。
6.根据权利要求1所述的含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中混合物A与稀土改性剂的质量体积比为1:(5-10)。
7.根据权利要求1所述的含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述钢渣是经30-40目筛选，且在800-850℃活化后的破碎钢渣。
8.根据权利要求1所述的含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中油酸与钢渣的质量比为1:4-1：10。
9.根据权利要求1所述的含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述稀土元素为镧，优选的，所述稀土元素为氯化镧或/和硝酸镧。
10.根据权利要求1所述的含磷废水吸附材料的制备方法，其特征在于，所述氨基淀粉预聚物的制备方法为：将淀粉投入蒸馏水中，调节pH为3-4，加入多聚甲醛，60-70℃反应;然后加入尿素;再升温至80-85℃，加入聚乙烯醇溶液，保温反应，自然冷却后即得氨基淀粉预聚物;优选的，所述淀粉、多聚甲醛、尿素、聚乙烯醇质量比为(95-105)：(4-6)：(20-25)：(7-9)。
说明书
一种含磷废水吸附材料的制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体是涉及一种含磷废水吸附材料的制备方法。
背景技术
磷作为一种非常重要的元素，与我们的生活息息相关。无论是在农业还是工业，磷都得到了广泛的应用，如肥料和洗涤剂。另外，生命体的生长繁殖也需要大量的磷合成新的生命必需物质。然而，磷的使用产生了许多问题。当磷的含量超标时，藻类会大量繁殖，造成富营养化问题，影响水中生物生存，造成严重生态危害，因此近年来国内外对磷的排放要求越来越严格。
《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准中，磷的指标为总磷0.5mg/L。国家根据不同地区、不同流域制定不同的标准，出水指标提高至地表IV类水体的地区覆盖大半个中国。而地表IV水体标准规定的总磷指标也为0.3mg/L。而近年来，随着颜料行业的快速发展和国家对环境保护的日益重视，颜料行业在创造经济效益的同时，也越来越重视废水处理。其中，喹吖啶酮高档有机颜料产品在国内外均有很好的市场，出口创汇效益很好，但在生产过程中经多聚磷酸闭环水解后每吨产品将产生磷酸盐含量为10%-20%的含磷废水，废水量大，含磷量高，颜色深，处理成本高，若直接排放，会造成严重的环境污染，直接制约颜料的生产，一直是困扰企业发展的难题。因此，深度除磷处理是近年来废水处理的必然要求。
目前，用于去除水中磷的方法有很多，主要有化学法和生物法，但由于生物除磷法较化学法来说比较不稳定，所以在去除废水中总磷时，化学法比较常用。化学除磷法主要有凝聚沉淀法、电解法、结晶法、离子交换法、吸附法等。吸附法具有设备简易，操作安全，成本低廉，效果稳定，二次污染小，吸附材料可重复利用等优点，因此具有很好的应用前景和发展空间。目前常用的吸附材料有活性炭、矿物类材料、废弃农作物材料等，尽管大部分材料都能够一定程度地吸附磷，但是多数天然材料的吸附性能较差，脱附再生率低，环境适应能力差，难以直接作为吸附材料得以应用。活性炭吸附效果较好，但是其成本昂贵，难以实现工业上的大规模应用;矿物材料，如沸石、膨润土、蒙脱石等，储量丰富，价格低廉，但是天然矿物材料吸附量较低。此外，为了节约资源，实现废物再利用，针对废弃资源研发吸附材料的技术是目前废水处理趋势，提供一种以废治废的技术对于节约资源，保护环境具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，针对目前工业需要，提供了一种节约资源，环境友好的含磷废水吸附材料的制备方法。
为达到本发明的目的，本发明含磷废水吸附材料的制备方法包含以下步骤：
(1)取剩余污泥烘干后自然冷却，碾磨过筛，得到剩余污泥粉末;
(2)往膨润土中加入盐酸溶液，在40-50℃下恒温搅拌1-2 h，冷却后离心，水洗固体沉积物至中性，于90-105℃烘干，过100-200目筛，加入氨基淀粉预聚物，与步骤(1)所得剩余污泥粉末混合，得混合物A，备用;
(3)将稀土元素配制成质量浓度为0.2-0.4%的水溶液，再加入相对于所述溶液体积1.2-1.5%的聚丙烯酰胺，搅拌均匀，并超声分散，得到稀土元素改性剂;
(4)将混合物A和稀土改性剂混合，加入破碎钢渣，在60-80℃下恒温搅拌2-4 h后，滴加油酸，再持续搅拌1-2h，过滤烘干，在490-550 ℃下煅烧1-2 h，冷却后投入造粒机中造粒，即得本发明吸附材料。
进一步的，所述步骤(1)中剩余污泥粉末的颗粒大小为180-240 μm。
进一步的，所述剩余污泥、膨润土、氨基淀粉预聚物、钢渣的质量比为(8-10)：(2-4)：1：(4-6)。
进一步的，所述膨润土与盐酸的质量体积比为1：(6-8)。
进一步的，所述盐酸为1-3mol/L的盐酸。
进一步的，所述步骤(4)中混合物A与稀土改性剂的质量体积比为1:(5-10)。
进一步的，所述钢渣是经30-40目筛选，且在800-850℃活化后的破碎钢渣。
进一步的，所述步骤(4)中油酸与钢渣的质量比为1:4-1：10。
进一步的，所述稀土元素为镧，优选的，所述稀土元素为氯化镧或/和硝酸镧。
进一步的，所述氨基淀粉预聚物的制备方法为：将淀粉投入蒸馏水中，调节pH为3-4，加入多聚甲醛，60-70℃反应;然后加入尿素;再升温至80-85℃，加入聚乙烯醇溶液，保温反应，自然冷却后即得氨基淀粉预聚物。优选的，其中，淀粉、多聚甲醛、尿素、聚乙烯醇质量比为(95-105)：(4-6)：(20-25)：(7-9)。
目前，剩余污泥的处理费用已经占整个污水处理费用的25%～65%，并呈现逐年上升趋势，如何控制剩余污泥的产生及发展污泥减量化技术已成为当务之急。钢渣是炼钢过程中产生的一种副产物，主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成，数量约为钢产量的15%～20%，但利用率较低，作为一种低耗、低成本、二次污染少的新型污水处理材料，钢渣能够去除废水中的磷，然而采用普通的钢渣除磷效率非常低。
本发明制备吸附材料的各原料组分经处理后无毒无害，不会造成吸附处理后的二次污染，在制备吸附材料的过程中，通过对剩余污泥、膨润土和钢渣进行改性处理，改变其内部结构，增大其比表面积，各原料组分之间能够相互促进和相互配合，协同发挥吸附作用，且加入的聚丙烯酰胺的酰胺基也可与许多物质亲和、吸附而形成氢键，同时聚丙烯酰胺在被吸附的粒子间形成“桥联”，进一步提高了本发明吸附材料的吸附性能，有利于磷的吸附去除。