一種用于水處理的除磷吸附膠囊顆粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于水處理的除磷吸附膠囊顆粒及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人類在生活和生產(chǎn)中享受水帶來(lái)的好處的同時(shí)，也給水體帶來(lái)了污染破壞了水環(huán) 境，磷就是其中的污染物之一。生活污水是磷污染的一個(gè)主要來(lái)源，排入水體中的磷約有 64%來(lái)自生活污水，人類屎尿污染物排放總量中總磷的排放量可達(dá)5. 24kgA人?年），全球 每年的磷礦產(chǎn)量約1. 38億噸，有12%用于生產(chǎn)洗滌劑，而洗滌劑排磷量占整個(gè)生活污水磷 排放量的19%左右。大量的向水體中排放磷，對(duì)水源、土壤，造成污染，對(duì)人體健康構(gòu)成危 害，同時(shí)一味地開(kāi)采磷礦石的做法也是不可持續(xù)的，而排入水中的磷得不到很好的利用，這 不僅造成資源浪費(fèi)還會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題。如何解決磷污染，成為了多年困擾污水處理行 業(yè)的一大難題。因此，尋求經(jīng)濟(jì)有效的方法對(duì)磷循環(huán)利用，不僅能促進(jìn)水處理行業(yè)的發(fā)展， 還將對(duì)實(shí)際經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。
[0003] 長(zhǎng)期以來(lái)，在各種除磷化學(xué)藥劑中，鐵鹽是最常見(jiàn)的藥劑之一，但由于鐵鹽易溶于 水形成液態(tài)，其水解后與污染物形成大量的絮體礬花，在絮體較輕的情況下會(huì)隨水流任意 排放，不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，同時(shí)又是對(duì)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于水處理的除磷吸附膠囊顆粒及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明所提供的除磷吸附膠囊顆粒是按照包括下述步驟的方法制備得到的：
[0006] 以水為反應(yīng)介質(zhì)，使殼聚糖與鐵鹽進(jìn)行反應(yīng)，得到黏性膠體；將所述黏性膠體加入 到堿性溶液中，靜置后得到含有除磷吸附膠囊顆粒的體系。
[0007] 所述反應(yīng)中，所述鐵鹽以鐵鹽水溶液的方式加入反應(yīng)體系。
[0008] 所述鐵鹽水溶液中，鐵離子的質(zhì)量濃度為0. 2% -0. 4%，具體可為0. 4%。
[0009] 所述鐵鹽選自下述至少一種：氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵。
[0010] 所述殼聚糖為脫乙酰度為85% -95 %的殼聚糖。
[0011] 所述反應(yīng)中，所述殼聚糖以所述殼聚糖粉末的方式加入反應(yīng)體系。
[0012] 所述殼聚糖與所述鐵鹽的質(zhì)量比為1-2:0. 95-1. 7,具體可為2:0. 95。
[0013] 所述反應(yīng)的溫度為40°C -70°C，具體可為60°C，所述反應(yīng)的時(shí)間為1小時(shí)-3小時(shí)， 具體可為3小時(shí)。
[0014] 為了保證反應(yīng)體系的均一性，所述反應(yīng)在攪拌下進(jìn)行。
[0015] 所述堿性溶液為無(wú)機(jī)堿水溶液。
[0016] 所述無(wú)機(jī)堿選自下述至少一種：氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀。
[0017] 所述堿性溶液中，所述無(wú)機(jī)堿的摩爾濃度為0. 5-lmol/L，具體可為0. 7mol/L。
[0018] 所述黏性膠體與所述堿性溶液的配比為0. 5L-1L:2L-3L，具體可為1L:2L。
[0019] 所述黏性膠體采用滴加的方式加入到所述堿性溶液中。
[0020] 所述滴加為：將所述黏性膠體冷卻后用機(jī)械泵引入細(xì)管中，在攪拌下將所述黏性 膠體逐滴滴入所述堿性溶液中。
[0021] 所述細(xì)管的內(nèi)徑通常為0. 5-2毫米，具體可為1. 2毫米，所述滴加的速度為2-3滴 每秒，所述細(xì)管的管嘴與所述堿性溶液液面的距離為16厘米-30厘米，具體可為20厘米。
[0022] 所述靜置的時(shí)間為10分鐘-30分鐘，具體可為30分鐘。
[0023] 上述方法還包括將所述含有除磷吸附膠囊顆粒的體系進(jìn)行固液分離并將固液分 離得到的固體用水清洗得到濕狀除磷吸附膠囊顆粒的步驟。
[0024] 所述固液分離后得到的液體可重新用于配置堿性溶液。
[0025] 所述清洗可進(jìn)行3-6次，當(dāng)測(cè)得的清洗液的pH值為7. 0-7. 5時(shí)停止清洗。
[0026] 所述清洗液收集后可重新用于配置堿性溶液。
[0027] 上述方法還可進(jìn)一步包括將所述濕狀除磷吸附膠囊顆粒進(jìn)行干燥得到干狀除磷 吸附膠囊顆粒的步驟。
[0028] 所述干燥的溫度為50°C -70°C，具體可為70°C。
[0029] 所述干燥的時(shí)間為180min-300min，具體可為240min。
[0030] 由上述方法制備得到的濕狀/干狀除磷吸附膠囊顆粒也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0031] 所述濕狀除磷吸附膠囊顆粒的平均粒徑為3_-5_。
[0032] 所述干狀除磷吸附膠囊顆粒的平均粒徑為lmm-1. 8mm。
[0033] 所述濕狀/干狀除磷吸附膠囊顆粒在水處理中的應(yīng)用也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034] 所述水具體可為污水、河道和湖泊水。
[0035] 本發(fā)明將鐵鹽與殼聚糖進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)得到的黏性膠體加入到堿性溶液中， 得到除磷吸附膠囊顆粒固體，避免了傳統(tǒng)方法中鐵鹽易溶于水，水解后會(huì)與污染物形成大 量的絮體礬花，導(dǎo)致二次污染的問(wèn)題。
[0036] 將此產(chǎn)品應(yīng)用于水處理領(lǐng)域可以對(duì)水體中的磷進(jìn)行去除，達(dá)到除去水體中磷污染 的效果。不僅如此，由于殼聚糖具有生物相容性、生物降解性且無(wú)毒等特性，已經(jīng)被廣泛應(yīng) 用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，因此，由本發(fā)明制得的產(chǎn)品顆粒在完成磷的去除后，可作為 一種緩釋磷肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和園藝領(lǐng)域。如此污水或水體中的磷能加以利用，變廢為寶，不僅 有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有很好的環(huán)境和生態(tài)效益。本發(fā)明給出了一種用殼聚糖和鐵鹽 生產(chǎn)除磷吸附膠囊顆粒的方法，工藝方法可操作性強(qiáng)，原料的利用率高。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
[0038] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的濕狀除磷吸附膠囊顆粒（左圖）和干狀除磷吸 附膠囊顆粒（右圖）的照片。
[0039] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的干狀除磷吸附膠囊顆粒在放大倍數(shù)為30、140、 370以及600倍下掃描所得的掃描電鏡圖片。（采用電子掃描電鏡儀對(duì)干狀膠囊顆粒表面 形態(tài)觀察前，對(duì)膠囊顆粒進(jìn)行噴金處理后上鏡觀察、拍照，Bl的放大倍數(shù)為30倍，B2的放大 倍數(shù)為140倍、B3的放大倍數(shù)為370倍、B4的放大倍數(shù)為600倍）
[0040] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的干狀除磷吸附膠囊顆粒的剖面SEM圖片（270 倍）。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0042] 下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；下述實(shí)施例中所 用的試劑、材料等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0043] 下述實(shí)施例中所采用的殼聚糖為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司的產(chǎn)品，脫乙酰度 彡 90%〇
[0044] 實(shí)施例1、除磷吸附膠囊顆粒的制備
[0045] 1)制備黏性膠體：
[0046] 在防酸瓷質(zhì)反應(yīng)釜中將9. 5公斤的六水合氯化鐵溶于水制得鐵離子的質(zhì)量濃度 為0. 4%的六水合氯化鐵溶液，攪拌下，向盛有六水合氯化鐵溶液的防酸瓷質(zhì)反應(yīng)釜中緩慢 添加殼聚糖粉末20公斤，噴灑水滴至總體積為一立方米，制成糊狀后于60°C下繼續(xù)攪拌3 小時(shí)，充分反應(yīng)，得到