一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，含有氮磷等營(yíng)養(yǎng)物的廢水越來越多地排入江河湖海，引起水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化，導(dǎo)致環(huán)境水體的富營(yíng)養(yǎng)化和海域赤潮頻繁發(fā)生。污水中磷元素對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氮元素。因此，過多的磷進(jìn)入淡水或海水水域造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，直接造成水生植物的過度生長(zhǎng)，嚴(yán)重影響水質(zhì)，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。另外，磷是一種不可再生的有限的資源，也是生產(chǎn)活動(dòng)中重要的化工原料和農(nóng)業(yè)原料。隨著世界人口的增加，農(nóng)業(yè)對(duì)磷的需求量越來越多。在自然界中，幾乎不存在磷的自然循環(huán)途徑，其基本轉(zhuǎn)移路徑屬于起始于陸地、終止于海底的直線式運(yùn)動(dòng)，以至于陸地磷資源奇缺。如果以現(xiàn)在的開采速度，世界上易開采且有利用價(jià)值的磷礦石將僅能維持人類100年左右的時(shí)間。因此，磷的可持續(xù)利用問題越來越受到世界各國(guó)政府的高度重視。從富含磷的廢水中回收磷的方法是陸地上的磷資源再生的最有效的方法。從廢水中回收磷，既能解決磷污染問題，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)磷資源的可持續(xù)利用。因此，廢水除磷及回收磷的研究是當(dāng)前資源環(huán)境領(lǐng)域面臨的重要科學(xué)問題，受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。開發(fā)和研究與污水處理過程匹配的磷回收技術(shù)，已成為資源環(huán)境領(lǐng)域亟待解決的問題。
[0003]我國(guó)煤炭絕大多數(shù)為井礦開采，煤矸石產(chǎn)出率較高，約占煤炭產(chǎn)量比重11%左右，給礦區(qū)生態(tài)環(huán)境帶來種種負(fù)面影響。煤矸石主要來源于采煤和洗煤的生產(chǎn)過程中，是一種與煤層伴生的含碳量較低、具有污染性的固體混合廢棄物，也是目前我國(guó)排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一。煤矸石的堆放不僅占用大量土地資源，而且在一定條件下會(huì)發(fā)生自燃甚至爆炸事故，造成人員傷亡和煤礦排矸系統(tǒng)的破壞，影響安全生產(chǎn)。煤矸石自燃排放的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染周圍大氣環(huán)境，嚴(yán)重影響礦區(qū)居民的身體健康。煤矸石主要成分為石英和粘土礦物的高嶺土、蒙脫石、伊利石和云母等，具有一定的吸附性。加強(qiáng)對(duì)煤矸石的綜合利用，不僅減少煤矸石的環(huán)境污染，還可以變廢為寶，促進(jìn)煤炭工業(yè)的健康發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。世界上許多國(guó)家都特別關(guān)注煤矸石的利用，將其稱為“新資源”。2012年科技部發(fā)布的《廢物資源化科技工程“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》中也明確提出重點(diǎn)研發(fā)煤矸石制備環(huán)保材料技術(shù)及尾渣資源化利用技術(shù)等。2013年的內(nèi)蒙古自治區(qū)“8337”發(fā)展思路中，把內(nèi)蒙古建成全國(guó)重要的現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)示范基地作為8大發(fā)展定位的主要部分。作為全國(guó)產(chǎn)煤基地的內(nèi)蒙古自治區(qū)，僅2012年的煤矸石產(chǎn)量為進(jìn)
1.2億噸，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。因此，大力發(fā)展煤矸石綜合利用技術(shù)，將廢物資源化是迫在眉睫的重要任務(wù)。
[0004]如果以工業(yè)廢棄物的煤矸石作為吸附劑，不僅其處理廢水的成本低廉，而且其除磷效率高，吸附容量大，能從根本上達(dá)到以廢治廢的目的，與其他處理方法相比有較大的優(yōu)越性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，以便能利用煤炭開采、洗選加工過程中所產(chǎn)生的固體廢棄物煤矸石對(duì)廢水中的磷進(jìn)行處理，將廢水中磷吸附回收，實(shí)現(xiàn)以廢治廢的效果。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0007]—種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其步驟如下
[0008](1)將煤矸石粉碎，過60?200目篩；
[0009](2)將煤矸石加入含磷濃度為10mg/L的溶液中進(jìn)行攪拌，用分光光度法對(duì)濾液中的磷進(jìn)行定量分析，計(jì)算除磷率；
[0010](3)在不同的pH條件下進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，調(diào)查pH對(duì)煤矸石吸附磷的影響；
[0011](4)改變煤矸石投加量的條件下，研究吸附磷的特性，其具體步驟為:對(duì)煤矸石粉末進(jìn)行表征一研究對(duì)磷的吸附性一確定磷吸附模式一最終評(píng)價(jià)煤矸石的實(shí)用性。
[0012]利用上述方法，在常溫，中性pH的條件下，煤矸石對(duì)250ml，10mg/L含磷溶液的吸附降解率可達(dá)100%。煤矸石的最大吸附量可達(dá)為0.599mg/g(P mg/每克煤矸石)，高于純高嶺土的吸附量(0.56mg/g)。而且煤矸石吸附磷的量隨pH的增加而增加。煤矸石吸附磷的過程屬于Langmuir吸附等溫模式，吸附動(dòng)力學(xué)方程屬于準(zhǔn)二級(jí)方程。
[0013]該發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明方法采用煤炭開采、洗選加工過程中所產(chǎn)生的固體廢棄物煤矸石對(duì)廢水中的磷進(jìn)行處理，處理后溶液中磷的濃度小于0.0lppm，遠(yuǎn)低于水體富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)準(zhǔn)(0.5ppm)，取得了非常理想的效果。以煤矸石作為吸附材料處理廢水，不僅整個(gè)過程成本低廉、操作簡(jiǎn)單，還使工業(yè)廢棄物的煤矸石得以利用，將廢水中磷吸附回收，實(shí)現(xiàn)以廢治廢的效果。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中所使用方法技術(shù)路線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便更好的理解本發(fā)明。
[0016]實(shí)施例
[0017]如圖1所示的煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其步驟如下
[0018](1)將煤矸石粉碎，過60?200目篩；
[0019](2)將煤矸石加入含磷濃度為10mg/L的溶液中進(jìn)行攪拌，用分光光度法對(duì)濾液中的磷進(jìn)行定量分析，計(jì)算除磷率；
[0020](3)在不同的pH條件下進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，調(diào)查pH對(duì)煤矸石吸附磷的影響；
[0021](4)改變煤矸石投加量的條件下，研究吸附磷的特性，其具體步驟為:對(duì)煤矸石粉末進(jìn)行表征一研究對(duì)磷的吸附性一確定磷吸附模式一最終評(píng)價(jià)煤矸石的實(shí)用性。
[0022]利用上述方法，在常溫，中性pH的條件下，煤矸石對(duì)250ml，10mg/L含磷溶液的吸附降解率可達(dá)100%。煤矸石的最大吸附量可達(dá)為0.599mg/g(P mg/每克煤矸石)，高于純高嶺土的吸附量(0.56mg/g)。而且煤矸石吸附磷的量隨pH的增加而增加。煤矸石吸附磷的過程屬于Langmuir吸附等溫模式，吸附動(dòng)力學(xué)方程屬于準(zhǔn)二級(jí)方程。
[0023]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其特征在于:其步驟如下: (1)將煤矸石粉碎，過60?200目篩; (2)將煤矸石加入含磷濃度為10mg/L的溶液中進(jìn)行攪拌，用分光光度法對(duì)濾液中的磷進(jìn)行定量分析，計(jì)算除磷率； (3)在不同的pH條件下進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，調(diào)查pH對(duì)煤矸石吸附磷的影響； (4)改變煤矸石投加量的條件下，研究吸附磷的特性，其具體步驟為:對(duì)煤矸石粉末進(jìn)行表征一研究對(duì)磷的吸附性一確定磷吸附模式一最終評(píng)價(jià)煤矸石的實(shí)用性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其特征在于:所述方法中，在常溫，中性pH的條件下，煤矸石對(duì)250ml，10mg/L含磷溶液的吸附降解率可達(dá)100%，煤矸石吸附磷的量隨pH的增加而增加，煤矸石吸附磷的過程屬于Langmuir吸附等溫模式，吸附動(dòng)力學(xué)方程屬于準(zhǔn)二級(jí)方程。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其步驟如下(1)將煤矸石粉碎，過60～200目篩；(2)將煤矸石加入含磷濃度為10mg/L的溶液中進(jìn)行攪拌，用分光光度法對(duì)濾液中的磷進(jìn)行定量分析，計(jì)算除磷率；(3)在不同的pH條件下進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，調(diào)查pH對(duì)煤矸石吸附磷的影響；(4)改變煤矸石投加量的條件下，研究吸附磷的特性，其具體步驟為：對(duì)煤矸石粉末進(jìn)行表征→研究對(duì)磷的吸附性→確定磷吸附模式→最終評(píng)價(jià)煤矸石的實(shí)用性。本發(fā)明方法不僅整個(gè)過程成本低廉、操作簡(jiǎn)單，還使工業(yè)廢棄物的煤矸石得以利用，將廢水中磷吸附回收，實(shí)現(xiàn)以廢治廢的效果。
【IPC分類】C02F1/28, C02F1/58
【公開號(hào)】CN105481041
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510051443
【發(fā)明人】白淑琴, 穆浩榮, 娜仁高娃, 張玲玲
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙古大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日