[发明专利]一种高效复合铁基除磷吸附剂及其制备方法、使用方法和再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体吸附剂组合物，特别是涉及一种用于吸附磷的固体吸附剂组合物。

背景技术

磷是所有生命体赖以生存的必需元素之一，亦是一种不可再生资源，自然界中的磷矿石资源储量有限。我国磷矿已被列为2010年后不能满足国民经济发展需求的20种矿产中的一种。磷资源面临匮乏的同时，过量的磷排放已在全球范围造成水体富营养化的危机，每年“水华”和“赤潮”造成的经济损失高达100亿元以上。研究表明，多数富营养化水体中的控制因素为磷，因此，废水除磷是预防水体富营养化的重要手段。

迫于水体富营养化的严峻形势，近年来各国政府和民众对城市污水处理要求愈益提高，污水排放标准中有关营养盐类的指标也越来越严格，为了达到排放标准，越来越多的城市污水处理厂都引入了具有脱氮除磷功能的污水处理工艺，在净化城市污水中有机污染物的同时，大幅削减出水中的氮磷含量。但目前由于各种原因，很多污水厂生物脱氮除磷工艺效果没有达到预期，出水磷只依靠生物除磷较难达标。吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的亲和力，来实现的污水除磷工艺。磷通过吸附剂表明的物理吸附、离子交换或表明共沉淀过程，实现磷从污水中的分离，并可进一步通过解吸处理回收磷资源。吸附法除磷的关键在于寻找高效的吸附剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备简单、吸附效果好、再生方便的高效复合铁基除磷吸附剂及其制备方法、使用方法和再生方法。

本发明一种高效复合铁基除磷吸附剂，包括铁基氧化物和载体；所述铁基氧化物与载体的质量比为1-10:100；

其中，所述铁基氧化物为水合铁氧化物(Fe·OxHy)和水合镧氧化物(La·OxHy)的混合物；所述载体为硅藻土。

本发明一种高效复合铁基除磷吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：

一、分别制备铁盐溶液、亚铁盐溶液、镧盐溶液和碱液；

二、在曝气搅拌及60-90℃水浴的条件下，将步骤一制得的铁盐溶液、亚铁盐溶液、镧盐溶液和碱液充分混合，继续曝气搅拌2-6h；

三、加入硅藻土并震荡2-4h，静置2-24h用于陈化，弃上清，用清水清洗固体至清洗液pH为6.8-7.8；

四、将步骤三中清洗后的固体在50-75℃下干燥2-12h，然后升温至100-105℃保持2-24h，用于烘干，即制得高效复合铁基除磷吸附剂。

进一步，本发明的高效复合铁基除磷吸附剂的制备方法，所述铁盐溶液为氯化铁溶液、硫酸铁溶液、硝酸铁溶液中的一种或多种；所述亚铁盐溶液为氯化亚铁溶液、硫酸亚铁溶液、硝酸亚铁溶液中的一种或多种；所述镧盐溶液为氯化镧溶液；所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。

进一步，本发明的高效复合铁基除磷吸附剂的制备方法，所述铁盐溶液和亚铁盐溶液中铁元素与镧盐溶液中镧元素的摩尔数之比(即nFe：nLa)为1-10；所述铁盐溶液和亚铁盐溶液中铁元素与镧盐溶液中镧元素的摩尔数之和与碱液中氢氧根离子的摩尔数之比(即(nFe+nLa)：nOH^-)为0.5-2。

进一步，本发明的高效复合铁基除磷吸附剂的制备方法，所述曝气时使用空气或纯氧。

本发明一种高效复合铁基除磷吸附剂的使用方法，包括以下步骤：将高效复合铁基除磷吸附剂填充到固定床反应器中，将待净化水源由固定床反应器的进水口充入由出水口流出；所述待净化水源在固定床反应器中的滤速为0.5-5m/h；当高效复合铁基除磷吸附剂达到吸附饱和或出水中磷浓度超过所需标准时，停止进水，对高效复合铁基除磷吸附剂进行再生。

本发明一种高效复合铁基除磷吸附剂的再生方法，所述再生方法为异位再生方法或原位再生方法。

进一步，本发明的高效复合铁基除磷吸附剂的再生方法，所述异位再生方法，包括以下步骤：

一、将吸附饱和的高效复合铁基除磷吸附剂从固定床反应器中取出；

二、边搅拌边将步骤一中的高效复合铁基除磷吸附剂加入1mol/L的强碱中；

三、继续搅拌0.5-2h，用清水冲洗固体，至清洗液pH为6.8-7.8。

进一步，本发明的高效复合铁基除磷吸附剂的再生方法，所述原位再生方法，包括以下步骤：

一、将1mol/L的强碱泵入装有高效复合铁基除磷吸附剂的固定床反应器中，使碱液在固定床反应器中循环；

二、循环0.5-2h后将碱液排空；

三、用清水清洗固定床反应器，至清洗液pH为6.8-7.8。