一種改性燒結法赤泥去除汙水中氮磷的方法
2023-05-07 02:29:41 1
專利名稱：一種改性燒結法赤泥去除汙水中氮磷的方法
技術領域：
本發明涉及一種改性燒結法赤泥去除汙水中氮磷的方法，屬於水處理技術和固體廢棄物綜合利用領域。
背景技術：
氮、磷是水體生態系統各有機體生長所必需的營養元素。近年來，隨著人類活動的加劇，過量的氮、磷排入水體，導致受納水體中藻類及其他水生植物異常繁殖，水體富營養化，進一步使得水體透明度下降、溶解氧含量降低、水質惡化，水生系統功能受損。目前國內外降低水體氮、磷含量的處理方法可分為物理法、化學法和生物法。傳統的生物脫氮法主要是依靠微生物的硝化/反硝化作用，去除效率高，但操作管理複雜，抗氮衝擊性能差。離子交換法處理效率高、操作簡單，在氮去除方面表現出了較強的優勢，但高成本限制了其的廣泛應用。因此，吸附法因其高效、快速、易於實現、運行可靠等特點而得到越來越多的關注。研發高效、廉價的氮、磷等汙染物的吸附劑是目前環境工程領域研究的熱點之一。赤泥是氧化鋁生產工業中殘留的一種紅色泥狀高鹼性固體廢物。其中燒結法赤泥主要是針對鋁含量不高的低品級礦石所產生的，在國內產量較大。由於礦石的品質較低，每生產一噸氧化鋁產生的燒結法赤泥量更大，約為I. 0-1. 3噸。近年來，隨著鋁業的高速發展，我國每年大約有2000萬噸赤泥排放出來。一方面，大量赤泥的自然堆放佔用了大量土地，而且其強鹼性、高鹽性對土壤、地表和地下水，以及當地的空氣品質都造成了嚴重的汙染。另一方面，燒結法赤泥除了含有大量的鈣、鋁、鐵、矽等活性金屬氧化物，在產生過程中較高的燒失量，以及水合礦物和碳酸鹽礦物等在高溫下分解釋放出的水分或氣體的物質，使其形成多孔結構。這些特性使得燒結法赤泥成為一種可行的吸附劑材料。國內外已有研究表明，赤泥對汙水中磷具有一定的吸附和去除效果，且通過酸處理、熱處理、與外源物質混合燒結等幾種方法可以改變赤泥吸的吸附性能。其中，酸處理由於耗能較少、效果突出而備受關注，但是關於酸處理過程中吸附介質PH值、吸附質濃度、吸附劑用量等條件的考查還有待研究，另外酸改性燒結法赤泥對汙水中氮去除以及河水中氮磷同步去除至今仍未見報導。
發明內容
本發明是以氧化鋁生產過程中產生的燒結法赤泥為基本原料，通過酸改性處理，製備高效、價廉的脫氮除磷吸附劑。具體內容為用鹽酸酸化燒結法赤泥，一方面可降低材料的鹼性，另一方面使材料的比表面積增大，提高其對氮、磷的去除能力。本發明的主要技術內容如下。( I) 一種改性赤泥的製備方法
將燒結法泥烘乾、研磨過100目篩備用；配製濃度為0.5 11101/1的鹽酸溶液；按1:20的固液比將燒結法赤泥與鹽酸混合，在25 °C下攪拌0.5 h;用清水衝洗至懸浮液為中性後，離心、烘乾至恆重，過100目篩，即得改性燒結法赤泥，其主要成分為Si02、Fe203、Ca0、Al203，主要晶形結構為赤鐵礦和方解石，比表面積為129.5 m2/g，孔隙率為O. 231 cc/g，孔徑為
2.437 nm0(2)除氮使用方法
取一定體積某濃度的含氨氮廢水，調節水樣pH至5. O,按改性燒結法赤泥10 g/L的投加量投入廢水中，震蕩I h後，離心過濾，測定水中含氮量。(3)除磷使用方法
取一定體積某濃度的含正磷酸鹽廢水，調節水樣PH至2. O，按改性燒結法赤泥5 g/L投加量投入廢水中，震蕩4 h後，離心過濾，測定水中含磷量。(4)同步去除河水中氮磷的使用方法
取一定量河水，按照10 g/L投加量，投加改性燒結法赤泥，震蕩4 h後，離心過濾，測定水中含氣、憐量。
本發明所採用的原料燒結法赤泥取材方便、價格低，製備方法操作簡單，具有很好的經濟價值。此外，改性後的材料鹼性降低，且吸附後的PH近中性，減少了後續處理的程序。該吸附劑可廣泛應用於工業廢水及城鄉生活汙水中的氮、磷去除。
圖I不同水樣初始pH下改性燒結法赤泥對氮的去除效果圖。圖2不同水樣初始pH下改性燒結法赤泥對磷的去除效果圖。
具體實施例方式本發明是在實驗室內進行的，下面通過實施例對本發明詳細說明。實施例I改性燒結法赤泥除氮效果
取50 mL含氨氮20 mg/L, pH為5. O的待處理水樣，投加改性燒結法赤泥O. 5 g，在25°C, 180 r/min下震蕩I h,離心取上清液,用納氏試劑比色法測定氨氮濃度為6. 75 mg/L,氨氮去除率為66. 5%，氨氮吸附量為I. 34 mg/g，處理後水樣pH為7. 9。實施例2改性燒結法赤泥除磷效果
取40 mL含正磷酸根離子30 mg/L, pH為2. O的待處理水樣，投加改性燒結法赤泥O. 2g，在25°C，180 r/min下震蕩4 h，離心取上清液，用鑰酸銨比色法測定正磷酸根濃度為O. 09mg/L,正磷酸根去除率為99. 7%，正磷酸根吸附量為5. 96 mg/g,處理後水樣pH為4. 9。實施例3改性燒結法赤泥在實際廢水中的應用
本實施例中所採用的實際廢水取自山東省滕州市城郭河，水樣中氨氮濃度為4. 55 mg/L,正磷酸根濃度為O. 48 mg/L,水樣pH為7. 8 ;取O. 5 g改性燒結法赤泥投加到50 mL河水中，在25°C，180 r/min下震蕩4 h，離心取上清液，測定氨氮濃度為2. 17 mg/L，正磷酸根濃度為O mg/L，氨氮去除率為52. 2%，正磷酸根去除率為100 %，處理後水樣pH為7. 5。
權利要求
1.一種改性燒結法赤泥去除汙水中氮磷的方法，其特徵在於以氧化鋁生產過程中產生的燒結法赤泥為原料，採用酸處理製得改性赤泥，實現去除汙水中氮、磷的目的，其中改性燒結法赤泥製備方法為，以1:20的固液比將燒結赤泥投加到0. 5 mo I/L的鹽酸溶液中，在25 °C下攪拌0.5 h，用清水洗滌至懸浮液為中性，離心、烘乾至恆重，研磨過100目篩，SP得改性燒結法赤泥，其主要成分為Si02、Fe203、Ca0、Al203，主要晶形結構為赤鐵礦和方解石，比表面積為129. 5 m2/g，孔隙率為0. 231 cc/g，孔徑為2. 437 nm ;在處理含氮汙水時，取50mL含氨氮20 mg/L，pH為5. 0的待處理水樣，投加改性燒結法赤泥0. 5 g，在25 °C, 180 r/min下震蕩I h,離心取上清液,用納氏試劑比色法測定氨氮濃度為6. 75 mg/L,氨氮去除率為66. 5%，氨氮吸附量為I. 34 mg/g,處理後水樣pH為7. 9 ;在處理含磷汙水時，取40 mL含正磷酸根離子30 mg/L, pH為2. 0的待處理水樣，投加改性燒結法赤泥0. 2 g，在25 V，180r/min下震蕩4 h,離心取上清液,用鑰酸銨比色法測定正磷酸根濃度為0. 09 mg/L,正磷酸根去除率為99. 7%，正磷酸根吸附量為5. 96 mg/g,處理後水樣pH為4. 9 ;在處理同時含氮磷的實際廢水時，取山東省滕州市城郭河河水，水樣中氨氮濃度為4. 55 mg/L，正磷酸根濃 度為0. 48 mg/L,水樣pH為7. 8，取0. 5 g改性燒結法赤泥投加到50 mL河水中，在25 V 』180 r/min下震蕩4 h，離心取上清液，測定氨氮濃度為2. 17 mg/L，正磷酸根濃度為0 mg/L，氨氮去除率為52. 2%，正磷酸根去除率為100%，處理後水樣pH為7. 5。
全文摘要
一種改性燒結法赤泥去除汙水中氮磷的方法，通過酸改性赤泥的方法，降低燒結法赤泥的鹼性，提高燒結法赤泥的吸附能力，擴大燒結法赤泥的使用面，減少環境汙染。其主要特徵為以氧化鋁產業中產生的燒結法赤泥為原料，按一定的固液比加入鹽酸，在水浴鍋中攪拌，離心烘乾製備改性燒結法赤泥吸附劑。製得的吸附劑按照一定的比例投加到含有氮、磷的汙水中，實現氮、磷去除的目的。與常用拜爾法赤泥吸附劑相比，在不同pH或投加量下，氮、磷的吸附能力都顯著提高。所以本發明具有製備簡單，投加量小，使用pH範圍廣，價格低廉等優點。該可用於工業廢水、城市汙水以及自然水體中氮、磷的去除。
文檔編號C02F1/58GK102730784SQ201210247140
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月17日 優先權日2012年7月17日
發明者吳文思, 張化永, 張璐怡, 田永蘭 申請人:華北電力大學