一種用於去除汙水中磷元素的藥劑及其製備方法與流程
2023-06-02 14:56:36
本發明涉及汙水處理領域，具體是一種用於去除汙水中磷元素的藥劑。
背景技術：
隨著經濟的快速發展和城市化進程的加快，我國水汙染問題日益嚴重。工業廢水和生活汙水的大量排放，已經成為我國許多城市共同面對的汙染問題，嚴重影響了居民生活、城市形象和生態環境。工業廢水和生活汙水中磷主要來源於洗滌劑、糞便和磷化等工業廢水，其形態有正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷，其中以正磷酸鹽和聚磷酸鹽佔絕大多數，磷可以在有機磷和無機磷、可溶性磷和不可溶性磷之間相互轉換，但價態不會發生變化。大量含磷生活汙水、工業廢水排入江河湖泊中，增加了水體營養物質的負荷，從而引起水體中藻類與水生植物異常繁殖，即水體的富營養化。富營養化的主要危害是：引起水體含氧量急劇下降，導致水生生物因缺氧死亡；惡化水源水質增加水處理的難度和成本；降低水體的美學價值。過量的磷會嚴重危害海洋環境，能夠引起赤潮。
化學藥劑是人們最常用的除磷方法，但是現有的水處理化學品效果不明顯且對水質產生負面影響，這就為人們的使用帶來了不便。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種用於去除汙水中磷元素的藥劑，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種用於去除汙水中磷元素的藥劑，由以下原料按照重量份組成：水楊梅8-14份、石膏3-6份、谷糠2-5份、鋁礬土10-25份、粉煤灰16-32份、生石灰10-35份、硫酸鐵24-40份、活性炭6-15份和石墨5-12份。
作為本發明進一步的方案：活性炭採用顆粒活性炭，石墨的粒度為0.8-2.5mm。
作為本發明進一步的方案：谷糠採用稻穀殼和蕎麥殼的一種或者兩種的混合物。
所述用於去除汙水中磷元素的藥劑的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，將水楊梅和石膏粉碎過篩並且倒入總質量2-4倍的乙醇溶液，邊倒邊攪拌，攪拌後過濾並且密封，放置3-6天，得到第一混合溶液，備用；
步驟二，將谷糠、活性炭和石墨放入球磨機中球磨並且過120-180目篩，得到第一混合物；
步驟三，將鋁礬土和硫酸鐵加入38-45攝氏度的水中，分3-5次等量加入粉煤灰和生石灰進行聚合反應3-5小時，再升溫至60-70攝氏度保溫7-10小時，得到第二混合溶液；
步驟四，將第一混合溶液、第一混合物和第二混合溶液混合均勻，即可得到成品。
作為本發明進一步的方案：步驟一中乙醇溶液的質量分數為70-85％，步驟二中的球磨溫度為40-50攝氏度。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本產品原料來源廣泛，製備工藝簡單，生產設備投資成本低，適用於大規模的工業化生產；該產品中採用水楊梅吸附磷元素，利用活性炭和石墨對汙水中的含磷化合物進行吸附，利用鋁礬土、硫酸鐵與石灰水聚合生成羥基聚合物膠體和氫氧化物沉澱，可以對汙水中的游離磷、有機磷及其化合物、磷酸氫根、磷酸二氫根等進行吸附和締合，處理效果好而且不會影響水質，具有良好的社會效益。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
實施例1
一種用於去除汙水中磷元素的藥劑，由以下原料按照重量份組成：水楊梅8份、石膏3份、谷糠2份、鋁礬土10份、粉煤灰16份、生石灰10份、硫酸鐵24份、活性炭6份和石墨5份。活性炭採用顆粒活性炭，石墨的粒度為0.8mm。
所述用於去除汙水中磷元素的藥劑的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，將水楊梅和石膏粉碎過篩並且倒入總質量3倍的乙醇溶液，邊倒邊攪拌，攪拌後過濾並且密封，放置4天，得到第一混合溶液，備用；
步驟二，將谷糠、活性炭和石墨放入球磨機中球磨並且過120目篩，得到第一混合物；
步驟三，將鋁礬土和硫酸鐵加入38攝氏度的水中，分5次等量加入粉煤灰和生石灰進行聚合反應4小時，再升溫至64攝氏度保溫8小時，得到第二混合溶液；
步驟四，將第一混合溶液、第一混合物和第二混合溶液混合均勻，即可得到成品。
實施例2
一種用於去除汙水中磷元素的藥劑，由以下原料按照重量份組成：水楊梅10份、石膏4份、谷糠3份、鋁礬土14份、粉煤灰19份、生石灰16份、硫酸鐵28份、活性炭9份和石墨7份。谷糠採用稻穀殼。
所述用於去除汙水中磷元素的藥劑的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，將水楊梅和石膏粉碎過篩並且倒入總質量2倍的質量分數為72％的乙醇溶液，邊倒邊攪拌，攪拌後過濾並且密封，放置5天，得到第一混合溶液，備用；
步驟二，將谷糠、活性炭和石墨放入球磨機中在46攝氏度下球磨並且過160目篩，得到第一混合物；
步驟三，將鋁礬土和硫酸鐵加入42攝氏度的水中，分5次等量加入粉煤灰和生石灰進行聚合反應3小時，再升溫至66攝氏度保溫9小時，得到第二混合溶液；
步驟四，將第一混合溶液、第一混合物和第二混合溶液混合均勻，即可得到成品。
實施例3
一種用於去除汙水中磷元素的藥劑，由以下原料按照重量份組成：水楊梅12份、石膏4.5份、谷糠3.5份、鋁礬土19份、粉煤灰23份、生石灰22份、硫酸鐵31份、活性炭11份和石墨10份。活性炭採用顆粒活性炭，石墨的粒度為1.3mm。谷糠採用稻穀殼和蕎麥殼的混合物。
所述用於去除汙水中磷元素的藥劑的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，將水楊梅和石膏粉碎過篩並且倒入總質量4倍的乙醇溶液，邊倒邊攪拌，攪拌後過濾並且密封，放置3天，得到第一混合溶液，備用；
步驟二，將谷糠、活性炭和石墨放入球磨機中球磨並且過150目篩，得到第一混合物；
步驟三，將鋁礬土和硫酸鐵加入44攝氏度的水中，分3次等量加入粉煤灰和生石灰進行聚合反應5小時，再升溫至68攝氏度保溫9小時，得到第二混合溶液；
步驟四，將第一混合溶液、第一混合物和第二混合溶液混合均勻，即可得到成品。
實施例4
一種用於去除汙水中磷元素的藥劑，由以下原料按照重量份組成：水楊梅13份、石膏5.5份、谷糠4.5份、鋁礬土23份、粉煤灰29份、生石灰31份、硫酸鐵36份、活性炭13份和石墨11份。活性炭採用顆粒活性炭，石墨的粒度為1.7mm。
所述用於去除汙水中磷元素的藥劑的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，將水楊梅和石膏粉碎過篩並且倒入總質量4倍的質量分數為76％的乙醇溶液，邊倒邊攪拌，攪拌後過濾並且密封，放置5天，得到第一混合溶液，備用；
步驟二，將谷糠、活性炭和石墨放入球磨機中在48攝氏度下球磨並且過170目篩，得到第一混合物；
步驟三，將鋁礬土和硫酸鐵加入43攝氏度的水中，分5次等量加入粉煤灰和生石灰進行聚合反應3小時，再升溫至68攝氏度保溫9小時，得到第二混合溶液；
步驟四，將第一混合溶液、第一混合物和第二混合溶液混合均勻，即可得到成品。
實施例5
一種用於去除汙水中磷元素的藥劑，由以下原料按照重量份組成：水楊梅14份、石膏6份、谷糠5份、鋁礬土25份、粉煤灰31份、生石灰35份、硫酸鐵39份、活性炭15份和石墨12份。活性炭採用顆粒活性炭，石墨的粒度為2.0mm。谷糠採用稻穀殼和蕎麥殼的混合物。
所述用於去除汙水中磷元素的藥劑的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，將水楊梅和石膏粉碎過篩並且倒入總質量4倍的質量分數為82％的乙醇溶液，邊倒邊攪拌，攪拌後過濾並且密封，放置6天，得到第一混合溶液，備用；
步驟二，將谷糠、活性炭和石墨放入球磨機中在50攝氏度下球磨並且過150目篩，得到第一混合物；
步驟三，將鋁礬土和硫酸鐵加入42攝氏度的水中，分5次等量加入粉煤灰和生石灰進行聚合反應3小時，再升溫至68攝氏度保溫9小時，得到第二混合溶液；
步驟四，將第一混合溶液、第一混合物和第二混合溶液混合均勻，即可得到成品。
水楊梅，又名小葉團花，為茜草科水團花屬植物，苦、澀、微寒、無毒、清熱解毒、抗菌消炎，將水楊梅與石膏製備的第一混合溶液，具備吸附磷元素的作用；活性炭和石墨均為多孔結構，本身具備良好的吸附性能，球磨後增大它們的比表面積，吸附能力增強；鋁礬土和硫酸鐵與石灰水化後生的氫氧化鈣迅速發生反應，聚合生成羥基聚合物膠體、氫氧化物沉澱，氫氧化物絮體沉澱的內部有很大的比表面積，具有很強的吸附能力，可以吸附一部分游離磷、有機磷及其化合物，同時絮體沉澱時也可以網捕卷掃一部分非溶解性的磷，從而達到一定的除磷效果，羥基聚合物膠體的有效成分為fe、al等形成的多核高價絡離子，多核高價絡離子對帶負電荷的磷酸根，磷酸氫根，磷酸二氫根產生締合吸附作用，形成水溶性低的離子締合物，主要成分為聚合硫酸鋁鐵，充分利用鐵離子與鋁離子的相互補償性能，有效地避免了金屬離子對淨水劑使用範圍的限制，從而使大量的自由水轉變為結構水，使得汙水中的汙泥迅速稠化而凝膠。fe3+、al3+等高價陽離子還可以取代水體中磷酸鹽的低價陽離子，和完全溶於水體中的磷也能發生化學反應，生成難溶於水的絡合物和不溶於水的鹽，且生成的絡合物表面有很強的吸附作用，通過這種吸附作用可以去除更多的磷。上述組分不會對水質產生影響。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。