一種復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對(duì)污水廠排放水的復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水體富營養(yǎng)化是人類面臨的一個(gè)重要問題。在引起水體富營養(yǎng)化的營養(yǎng)物質(zhì)中，磷是主要的限制因素。為了減輕污水廠出水中磷對(duì)水體富營養(yǎng)化的影響，大部分污水廠開始進(jìn)行提標(biāo)改造，使污水廠的排放標(biāo)準(zhǔn)由一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升為一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]目前國內(nèi)外污水處理廠除磷的方法主要有生物法和化學(xué)沉淀法。生物法處理效果不穩(wěn)定，受溫度、溶解氧、有機(jī)負(fù)荷等因素的影響較大。磷只是轉(zhuǎn)移到了聚磷菌中，未實(shí)現(xiàn)礦化分解，實(shí)際并未從水體中根本性去除，往往需要二次處理。同時(shí)其還有工藝復(fù)雜、工程投資高、運(yùn)行管理要求嚴(yán)格的缺點(diǎn)。化學(xué)沉淀法雖具有管理方便、占地面積小、投資省、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其消耗藥劑量和濃度大、出水色度高、處理成本大、運(yùn)行費(fèi)用高，且產(chǎn)生大量含水量大的污泥，需進(jìn)一步處理。以上兩種方法的處理效果都很難達(dá)到污水廠的排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]吸附法是一種工藝簡單、經(jīng)濟(jì)可行、同時(shí)可實(shí)現(xiàn)磷回收的除磷方法。目前自然界的碎石、膨潤土、建筑廢棄物等除磷吸附劑，雖具有成本低廉、簡單易得的優(yōu)勢，但其孔隙率低、吸附容量小，對(duì)污水中磷的去除效果很低；另一些人工開發(fā)的吸附劑如氧化鐵、活性氧化鋁、活性碳等，雖然對(duì)污染物的去除效果高于前者，但其吸附容量有限，易發(fā)生吸附飽和，且其生產(chǎn)成本高，置換費(fèi)用大，因此在工程中很難得到廣泛應(yīng)用。因此，研究開發(fā)一種吸附容量大、性能穩(wěn)定、高效價(jià)廉的除磷吸附劑，對(duì)于污水廠提標(biāo)改造、磷排放達(dá)標(biāo)和降低磷的處理成本尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑及其制備方法。本發(fā)明制備的復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑具有良好的除磷吸附性能以及較高的抗水力沖擊強(qiáng)度，如能大規(guī)模的推廣應(yīng)用，既可在較低的生產(chǎn)成本下有效去除水中的磷，降低污水廠出水中磷的含量，滿足提標(biāo)改造的目的，達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
[0007]—種復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑，其特征在于，制得的該復(fù)合金屬氧化除磷吸附劑由主干材料和輔助材料組成，其中:
[0008]主干材料以下原料按重量百分比構(gòu)成:氧化鋁35?50%，氧化鐵25?35%，氧化鈣25?35%，原料的重量百分比之和為100% ；
[0009]輔助材料選擇膨潤土作為黏結(jié)劑，其用量為主干材料重量的3?5%。
[0010]復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑的制備方法，其特征在于，具體步驟如下:
[0011](I)原料預(yù)處理:將配方中的主干材料和輔助材料的所有原料進(jìn)行粉碎、研磨處理并過100目篩。
[0012](2)胚體成型:將上述粉碎、研磨和過篩后的原料進(jìn)行混合，混合均勻后，將原料加入糖衣機(jī)，然后在一定轉(zhuǎn)速下邊噴水霧邊加料，將其制成所需直徑的球形胚體，待用，原料與水的體積比控制在13:1 ;
[0013](3)胚體干燥:將上述制成的球形胚體于室溫下自然干燥48h，或?qū)⑵渲糜?02°C的溫度烘干4h以上，使球形胚體中水分蒸發(fā)，具有一定成型強(qiáng)度；
[0014](4)預(yù)燒處理:將上述干燥后的球形胚體于600°C下烘燒30min，使胚體中的結(jié)晶水完全揮發(fā)，球形胚體內(nèi)外預(yù)熱一致；
[0015](5)焙燒處理:將經(jīng)過預(yù)燒處理的球形胚體繼續(xù)進(jìn)行升溫焙燒，焙燒溫度900°C，保溫30min，然后繼續(xù)緩慢升溫至1050?1150°C之間，保溫30min ；
[0016](6)冷卻制成:將焙燒結(jié)束后的球體隨爐冷卻至70°C以下，即得到復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑。
[0017]本發(fā)明的復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1.制備的復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑，價(jià)格低廉、吸附量高、產(chǎn)泥量小，彌補(bǔ)了單純使用其中一種的劣勢，即氧化鋁價(jià)格昂貴、氧化鐵去除率有限和氧化鈣會(huì)產(chǎn)生大量污泥。
[0019]2.制備的復(fù)合金屬氧化物吸附劑各種理化性質(zhì)優(yōu)良，具有表面粗糙、孔隙率高、微孔結(jié)構(gòu)分布均勻、比表面積大、外表堅(jiān)硬、抗水力沖擊強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)，適合作為污水廠出水的除磷吸附劑廣泛推廣應(yīng)用。
[0020]3.制備的復(fù)合金屬氧化物吸附劑應(yīng)用于含磷污、廢水處理時(shí)，與常用的活性氧化鋁等吸附劑對(duì)磷酸鹽的吸附效果相比，其除磷吸附容量和速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他材料，延長了吸附劑的使用壽命，降低了因需置換帶來的高額成本。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，需要說明的是，本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。
[0022]在以下的實(shí)施例中，主干材料原料為氧化鋁，氧化鐵和氧化鈣，其重量百分比之和為100%，輔助材料選擇膨潤土作為黏結(jié)劑，用量為主干材料重量的3?5%。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]原料為:氧化鋁500g，氧化鐵250g，氧化鈣250g，膨潤土 30g，共1030g。
[0025]具體制備步驟如下:
[0026](I)將上述配方中的所有原料進(jìn)行粉碎、研磨并過100目篩處理。
[0027](2)將上述原料進(jìn)行混合，混合均勻后，將一部分原料先加入糖衣機(jī)，然后在40r/min?90r/min的轉(zhuǎn)速邊噴水霧邊加料，將其制成Imm左右的球形胚體。
[0028](3)將上述制成的球形胚體置于102°C烘箱中烘干4h以上。
[0029](4)將上述干燥后的球形胚體于600°C下烘燒30min。
[0030](5)將經(jīng)過預(yù)燒處理的胚體繼續(xù)進(jìn)行升溫，焙燒溫度在900°C時(shí)保溫30min左右，然后繼續(xù)緩慢升溫，焙燒溫度在1050°C時(shí)保溫30min左右。
[0031](6)將焙燒結(jié)束后的球體隨爐冷卻至70°C以下，得到復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑。
[0032]實(shí)施例2:
[0033]原料為:氧化鋁300g，氧化鐵300g，氧化鈣300g，膨潤土 27g，共927g。
[0034]具體制備步驟如下:
[0035](I)將上述配方中的所有原料進(jìn)行粉碎、研磨并過100目篩處理。
[0036](2)將上述原料進(jìn)行混合，混合均勾后，將原料加入糖衣機(jī)，然后在40r/min?90r/min的轉(zhuǎn)速邊噴水霧邊加料，制成Imm左右的球形胚體。
[0037](3)將上述制成的球形胚體置于102°C烘箱中烘干4h以上。
[0038](4)將上述干燥后的球形胚體于600 °C下烘燒30min。
[0039](5)將經(jīng)過預(yù)燒處理的胚體繼續(xù)進(jìn)行升溫，焙燒溫度在900°C時(shí)保溫30min左右，然后繼續(xù)緩慢升溫，焙燒溫度在1050°C時(shí)保溫30min左右。
[0040](6)將焙燒結(jié)束后的球體隨爐冷卻至70°C以下，得到復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑。
[0041]實(shí)施例3:
[0042]原料為:氧化鋁200g，氧化鐵200g，氧化鈣200g，膨潤土 30g，共630g。
[0043]具體制備步驟如下:
[0044](I)將上述配方中的所有原料進(jìn)行粉碎、研磨并過100目篩處理。
[0045](2)將上述原料進(jìn)行混合，混合均勾后，將原料加入糖衣機(jī)，然后在40r/min?90r/min的轉(zhuǎn)速邊噴水霧邊加料，制成Imm左右的球形胚體。
[0046](3)將上述制成的球形胚體置于102°C烘箱中烘干4h以上。
[0047](4)將上述干燥后的球形胚體于600°C下烘燒30min。
[0048](5)將經(jīng)過預(yù)燒處理的球形胚體繼續(xù)進(jìn)行升溫，焙燒溫度在900°C時(shí)保溫30min左右，然后繼續(xù)緩慢升溫至焙燒溫度在1150°C時(shí)保溫30min左右。
[0049](6)將焙燒結(jié)束后的球體隨爐冷卻至70°C以下，得到復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑。
[0050]實(shí)施例4:
[0051]原料為:氧化招400g，氧化鐵200g，氧化媽200g，膨潤土 40g，共840g。
[0052]具體制備步驟如下:
[0053](I)將上述配方中的所有原料進(jìn)行粉碎、研磨并過100目篩處理。
[0054](2)將上述原料進(jìn)行混合，混合均勾后，將原料加入糖衣機(jī)，然后在40r/min?90r/min的轉(zhuǎn)速邊噴水霧邊加料，制成Imm左右的球形胚體。
[0055](3)將上述制成的球形胚體置于102°C烘箱中烘干4h以上。
[0056](4)將上述干燥后的球形胚體于600°C下烘燒30min。
[0057](5)將經(jīng)過預(yù)燒處理的球形胚體繼續(xù)進(jìn)行升溫，焙燒溫度在900°C時(shí)保溫30min左右，然后繼續(xù)緩慢升溫至焙燒溫度在1150°C時(shí)保溫30min左右。
[0058](6)將焙燒結(jié)束后的球體隨爐冷卻至70°C以下，得到復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑。
[0059]發(fā)明人對(duì)上述實(shí)施例1-4中制成的復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑進(jìn)行吸附性能測定，1h后的吸附量為25mg/g?40mg/g。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑，其特征在于，制得的該復(fù)合金屬氧化除磷吸附劑由主干材料和輔助材料組成，其中: 主干材料以下原料按重量百分比構(gòu)成:氧化鋁35?50%，氧化鐵25?35%，氧化鈣25?35%，原料的重量百分比之和為100% ； 輔助材料選擇膨潤土作為黏結(jié)劑，其用量為主干材料重量的3?5%。2.權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)原料預(yù)處理:將配方中的主干材料和輔助材料的所有原料進(jìn)行粉碎、研磨處理并過100目篩。 (2)胚體成型:將上述粉碎、研磨和過篩后的原料進(jìn)行混合，混合均勻后，將原料加入糖衣機(jī)，然后在一定轉(zhuǎn)速下邊噴水霧邊加料，將其制成所需直徑的球形胚體，待用，原料與水的體積比控制在13:1 ; (3)胚體干燥:將上述制成的球形胚體于室溫下自然干燥48h，或?qū)⑵渲糜?02°C的溫度烘干4h以上，使球形胚體中水分蒸發(fā)，具有一定成型強(qiáng)度； (4)預(yù)燒處理:將上述干燥后的球形胚體于600°C下烘燒30min，使胚體中的結(jié)晶水完全揮發(fā)，球形胚體內(nèi)外預(yù)熱一致； (5)焙燒處理:將經(jīng)過預(yù)燒處理的球形胚體繼續(xù)進(jìn)行升溫焙燒，焙燒溫度90(TC，保溫30min，然后繼續(xù)緩慢升溫至1050?1150°C之間，保溫30min ； (6)冷卻制成:將焙燒結(jié)束后的球體隨爐冷卻至70°C以下，即得到復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑及其制備方法，制得的該復(fù)合金屬氧化除磷吸附劑由主干材料和輔助材料組成，其中：主干材料以下原料按重量百分比構(gòu)成：氧化鋁35～50％，氧化鐵25～35％，氧化鈣25～35％，原料的重量百分比之和為100％；輔助材料選擇膨潤土作為黏結(jié)劑，其用量為主干材料重量的3～5％。制備方法采用原料預(yù)處理、胚體成型、胚體干燥、預(yù)燒處理、焙燒處理和冷卻制成。制成的復(fù)合金屬氧化物除磷吸附劑各種理化性質(zhì)優(yōu)良，具有較高的除磷吸附能力，彌補(bǔ)了單純使用一種金屬氧化物的劣勢。對(duì)于降低污水廠出水中磷的含量，滿足提標(biāo)改造的目的，達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的發(fā)展前景和實(shí)用意義。
【IPC分類】B01J20/30, C02F1/28, B01J20/12
【公開號(hào)】CN105013435
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510352952
【發(fā)明人】任勇翔, 柳楊, 高衛(wèi)榮, 高中秋, 范淼, 韓培, 池延斌, 楊雙平, 蔣善慶
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年6月23日