一種用於水體除磷的改性硅藻土的製備方法與流程

2023-12-02 05:20:46 1

本發明涉及水處理領域，特別涉及一種用於水體除磷的改性硅藻土的製備方法。

背景技術：

近年來，隨著國家節能減排政策執行力度的不斷加大，全國各地的水環境質量標準逐步提高，特別是在經濟發達地區的三河、三湖水環境治理中，城鎮汙水處理廠的尾水排放已普遍執行國家《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)的一級B標準，其中要求敏感性汙染水質指標總磷≤1.0mg/L，在特大城市或類似太湖流域等環境汙染防護敏感地區，各地方政府已開始執行更為嚴格的一級A標準(總磷≤0.5mg/L)。這些政策的變化對城鎮汙水處理廠傳統的二級物化+生化處理工藝的處理能力產生了重大影響，將迫使其進行升級改造，或先增加化學除磷設施，這是擺在國內大多數城鎮汙水處理廠面前的現實問題。

化學除磷是通過化學沉析和絮凝過程完成的，傳統的化學除磷工藝是通過投加鋁鹽或鐵鹽混凝劑，與汙水中的磷酸鹽反應形成非溶解性沉澱物在水中沉降去除。汙水中的磷一般具有三種形態：即正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷化合物，主要取決於汙水的pH值。在中性範圍內，主要以HPO42-形式存在，最易於用混凝沉澱去除。有許多金屬離子可以使磷有效地沉澱下來，其中費用相對較低，且具有實用價值的為鋁、鐵和鈣。雖然石灰除磷所生成的羥基磷灰石是最穩定的固態磷酸鈣，但其除磷的化學機理與用鋁、鐵除磷不同。向汙水中投加石灰，與汙水中的鹼性物質反應，一般首先產生碳酸鈣沉澱，然後過量的鈣離子才與磷酸鹽反應生成羥基磷灰石沉澱，所需的石灰量較大。 且製備溶液、投加藥劑設備多、灰渣量大，沉渣脫水麻煩。鋁鹽和鐵鹽在汙水中發生水解反應，引起氫氧根離子和磷酸根離子爭奪金屬離子產生沉澱，因此除磷效率取決於廢水中兩種陰離子的相對濃度，而相對濃度的高低取決於水的pH值；pH值低，有利於金屬離子的磷酸鹽沉澱。據國內研究表明：當汙水pH值低於5時，磷酸鐵溶解度最小；pH值為6.0時，磷酸鋁的溶解度最小，低於磷酸鐵溶解度1個數量級。但城鎮汙水的pH值一般在6.5以上，汙水中還有不少對鋁、鐵鹽除磷產生幹擾的因素，因而使得單採用鋁鹽或鐵鹽除磷效果較差。國內汙水廠因經濟原因，化學除磷常採用三氯化鐵或硫酸亞鐵，前者藥劑腐蝕性，殘渣量也大，後者需要先氧化二價鐵為三價鐵，才能取得最大除磷效果。因此在汙水處理廠一般亞鐵鹽不作為後置投加的混凝劑。在前置投加時，一般投加在曝氣沉砂池中，以使亞鐵鹽迅速氧化成鐵鹽。但是在生化工藝前投加鐵鹽將對生化池內的微生物繁殖產生不利影響。

技術實現要素：

為了克服現有的化學除磷藥劑——鋁鹽或鐵鹽的不足之處，納米級氫氧化鎂工藝中存在的問題，本發明提供一種用於水體除磷的改性硅藻土的製備方法。

本發明的目的是通過以下措施來達到：提供一種用於水體除磷的改性硅藻土的製備方法，依次包括如下步驟：將硅藻土原土採用鹽酸溶液浸泡，加熱煮沸，冷卻，抽濾，洗滌至出水為中性，乾燥後馬弗爐中焙燒、冷卻、研磨，過100目篩後，與FeCl3溶液混合，將溶液的pH調至一定值，慢慢升溫，在80℃處保溫2h，靜置過夜，洗滌，至出水為中性，乾燥，於馬弗爐中焙燒，冷卻，研磨，過100目篩，即得一種用於水體除磷的改性硅藻土。

進一步的，所用酸浸溶液為鹽酸溶液，其酸浸溶液PH為0.1～0.5。

進一步的，所述焙燒過程工藝為焙燒溫度為500～600℃，焙燒時間為1～2h，優選方案為焙燒溫度為600℃，焙燒時間為2h。

進一步的，所述改性劑為FeCl3溶液，改性溶液PH環境為1～3，優選方 案為所述改性劑為FeCl3溶液，改性溶液PH環境為2。

進一步的，所述升溫條件為5～10℃/h，優選方案為10℃/h。

有益效果：經改性後，硅藻土中的Si元素和Fe元素的含量有所增加，而雜質的含量則有所降低；硅藻土微孔明顯增多，孔徑明顯增大，孔分布均勻，且表面負載一定量的顆粒物，使表面的粗糙度明顯增大；硅藻土的微孔結構發生了明顯的變化，改性後硅藻土的比表面積比原硅藻土增大了6倍，大大增加其除磷能力。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行詳細說明。

本發明提供一種用於水體除磷的改性硅藻土的製備方法，依次包括如下步驟：本發明的目的是通過以下措施來達到：提供一種用於水體除磷的改性硅藻土的製備方法，依次包括如下步驟：將硅藻土原土採用鹽酸溶液浸泡，加熱煮沸，冷卻，抽濾，洗滌至出水為中性，乾燥後馬弗爐中焙燒、冷卻、研磨，過100目篩後，與FeCl3溶液混合，將溶液的pH調至一定值，慢慢升溫，在80℃處保溫2h，靜置過夜，洗滌，至出水為中性，乾燥，於馬弗爐中焙燒，冷卻，研磨，過100目篩，即得一種用於水體除磷的改性硅藻土。

進一步的，所用酸浸溶液為鹽酸溶液，其酸浸溶液PH為0.1-0.5。

進一步的，所述焙燒過程工藝為焙燒溫度為500～600℃，焙燒時間為1～2h，優選方案為焙燒溫度為600℃，焙燒時間為2h。

進一步的，所述改性劑為FeCl3溶液，改性溶液PH環境為1～3，優選方案為所述改性劑為FeCl3溶液，改性溶液PH環境為2。

進一步的，所述升溫條件為5～10℃/h，優選方案為10℃/h。

實施例

取500g的吉林原土，用pH＝0.1的鹽酸溶液浸泡，加熱煮沸，冷卻，抽濾，洗滌至出水為中性，乾燥，於馬弗爐中在600℃下焙燒、冷卻、研磨，過100目篩後，與0.1mol·L-1的FeCl3溶液混合，將溶液的pH調至2左右， 慢慢升溫(10℃/h左右)，在80℃處保溫2h，靜置過夜，洗滌，至出水為中性，乾燥，於馬弗爐在600℃下焙燒，冷卻，研磨，過100目篩，即得到418g一種用於水體除磷的改性硅藻土。

以上內容是結合優選技術方案對本發明所做的進一步詳細說明，不能認定發明的具體實施僅限於這些說明。對本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的構思的前提下，還可以做出簡單的推演及替換，都應當視為本發明的保護範圍。