[发明专利]利用铁盐改性蛋壳去除水中磷的方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种利用铁盐改性蛋壳去除水中磷的方法，属于含磷污水的处理领域。

二、背景技术：

随着人类活动的日益频繁，可直接利用的磷资源正不断减少，而河流湖泊等水体中的磷浓度却在不断增加。水体重增加的磷使藻类等有机体不断生长，引起水体富营养化。水体富营养化对人类的生产生活影响极大，因此产生了各种各样除磷的技术与方法，但这些方法都有或多或少的缺点，这使得寻找高效、清洁、廉价的磷去除方法已然成为水处理的一个热点。

水中磷处理方法多种多样，电解离、反渗透等物理方法对磷具有很好的去除效果，但成本往往较高。低廉的生物方法无二次污染，但出水稳定性较差，对外部环境也敏感。化学除磷的方法中，混凝和吸附一直是主流技术。混凝法对磷具有较好的处理效果，但由此产生的废物却无法进行回收利用。吸附法对磷也具有较好的处理效果，而且吸附过程产生的废渣还可以通过脱附过程而被重新使用。因此相对混凝法，人们更期待采用吸附法除水中的磷。在吸附法中，如何选择磷去除能力强、成本低廉价、操作简便的方法，一直是水处理研究的热点。活性铝、沸石因具有较大的比表面积，专性吸附，多孔等优点而被广泛使用，但不足的是这些原材料价格较高，而且沸石难解析磷。明矾渣这种净水废料，其来源广泛，在长期的实际运用中也显示出较好的磷处理效果，但水处理过程中，常常会向水中溶出有害离子，形成二次污染。考虑到混凝剂中铁、铝等三价金属盐类具有较好的磷去除能力。因此，我们结合这两种方法，以期制备新型除磷材料。

三、发明内容：

为了提高废弃蛋壳对废水中磷的去除能力，本发明提供一种利用铁盐改性蛋壳去除水中磷的方法，该方法改性后的蛋壳具有除磷效果好、成本价廉、来源丰富，操作简便等优点，符合以废制废的理念，具有良好的环境效益和经济效益。

本发明的技术方案如下：

一种利用铁盐改性蛋壳去除水中磷的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)改性过程如下：

在10-60℃下，将0.1-0.5mol/L铁盐溶液和蛋壳粉进行混合，铁盐的物质的量与蛋壳粉的质量比为0.001-0.0015mol/g；随后进行持续搅拌，搅拌24h后过滤，最后放入烘箱，在100-105℃下干燥，过100目筛，得改性蛋壳粉，放入干燥器备用；

2)除磷过程如下：

将0.1-1g的上述改性蛋壳粉加入浓度为0.2-50mg(P)/L的100mL含磷溶液中进行静态吸附，溶液的pH为3-10，在温度为10-40℃下以50-200r/min的速度进行恒温振荡，10min-6h后过0.45μm滤膜。

上述铁盐溶液选用氯化铁或硝酸铁溶液。

蛋壳的预处理方法：将回收的废弃鸡蛋壳进行清洗，除去内膜，干燥后过100目筛，将粒径小于100目的鸡蛋壳粉末在102-105℃下烘干，置干燥器中备用。

废弃蛋壳的主要成分是碳酸钙，其来源广泛，对水体中的磷具有一定的去除能力，但其吸附量相对较低。铁盐对磷具有较好去除效果，来源丰富、价格低廉。利用铁盐改性蛋壳，使蛋壳表面负载铁盐，可增加蛋壳表面的活性位，提高蛋壳对磷的静电吸附能力。本发明以期通过耦合废弃蛋壳和铁盐来提高蛋壳的除磷能力。

本发明的有益效果：

(1)采用铁盐改性废弃蛋壳具有较好的磷去除能力，其磷吸附量由原来未改性蛋壳粉的0.3064mg(P)/g增加到3.54mg(P)/g，吸附量提高了十倍多。这一吸附效果远高于等量天然蛋壳粉吸附除磷量与等量改性用铁离子的混凝除磷量之和，具有显著的协同效应。

(2)采用铁盐改性蛋壳粉适合运用于pH为3-10的环境中，具有一定抗酸冲击能力。改性蛋壳所用的铁盐不会溶解到水体中，避免造成水体二次污染。

(3)本方法实现了废物再利用，作为生活废弃物的鸡蛋壳，通过对其简单改性，可实现废水中磷的有效去除，实现废弃物资源化。

四、具体实施方式：

实施例1

本发明利用铁盐改性蛋壳去除水中磷的方法，包括以下步骤：

1、废弃蛋壳预处理：

将回收的废弃蛋壳进行清洗，除去内膜。将其干燥后，研磨并过100目筛分离。将粒径小于100目的鸡蛋壳粉末在105℃下烘干，放入干燥器备用。

2、蛋壳改性：

在温度为25℃下，向20mL的0.25mol/L Fe(NO₃)₃溶液加入4g预处理好的废弃蛋壳粉，并持续搅拌。24h后过滤，用蒸馏水滤洗4次。最后放入烘箱，在105℃下干燥后过100目筛分离。

3、改性蛋壳除磷：