[发明专利]一种硝酸铈改性海藻酸钠微球除磷剂及其制备和应用

说明书

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种硝酸铈改性海藻酸钠微球除磷剂及其制备和应用。通过硝酸铈对海藻酸钠基团进行修饰加工，改性后的海藻酸钠再用来改性白色蛭石，并结合搅拌络合、活化等步骤制得硝酸铈改性海藻酸钠微球除磷剂，该除磷剂不仅对养殖厌氧污水中TP的去除率达98％以上，并且兼具对养殖厌氧污水中氨氮和COD的高效去除功能。本发明的除磷剂制备过程简单易行，成本低廉，高效环保无二次污染。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种硝酸铈改性海藻酸钠微球除磷剂及其制备和应用。

背景技术

据国家统计年鉴数据显示，2012年全国生猪养殖总量已超过4.8亿头，每年的畜禽养殖污物排放量超6亿吨。厌氧消化技术可以有效解决畜禽养殖污物污染问题和实现资源化，但是厌氧消化处理的残余物——沼液，化学需氧量、NH₃-N、磷的浓度仍很高，采用传统的氧化塘工艺处理，耗时长，占地面积大。而如果将沼液直接排放，则会带来严重的环境污染问题。因而厌氧污水中有机物的降解、磷的回收处理成为沼液达标处理的瓶颈。

目前国内外关于废水净化的方法主要包括：生物法、化学沉淀法、物理吸附法、膜技术处理法和土壤处理法等等。而吸附法净化是利用某些多孔或大比表面的固体物质对水中磷酸根离子的吸附亲和力，实现对废水的净化过程。净化吸附剂的选择要求：1）高吸附容量；2）高选择性；3）吸附速度快；4）抗其他离子干扰能力强；5）无有害物溶出；6）吸附剂再生容易，性能稳定；7）原料易得并造价低。

硝酸铈改性赤泥制备净化吸附剂（朱丽等，化工环保，2012年第32卷第1期）一文中，将硝酸铈和赤泥一起焙烧、研磨制得改性赤泥，使赤泥表面生成金属氧化物和氢氧化物，由于金属氧化物表面离子配位不饱和，在水中水解生成羟基化表面，因此改性后的赤泥表面覆盖羟基后易于吸附水中的磷酸根离子。但是该吸附剂只适合处理初始废水pH为3左右的含磷废水。而一般养殖厌氧污水的pH为7~8左右，因而该硝酸铈改性赤泥所制得的净化吸附剂不适合养殖厌氧污水的净化处理。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种硝酸铈改性海藻酸钠微球除磷剂及其制备和应用。本申请所制得的硝酸铈改性海藻酸钠微球除磷剂比表面积大，对磷的吸附作用较强，吸附速率快、去除率高；并且除磷剂再生容易。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种硝酸铈改性海藻酸钠微球除磷剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将海藻酸钠溶于聚乙烯醇水溶液中，然后向溶液中加入一定量的硝酸铈，搅拌均匀，再加入一定量的白色蛭石，添加一定量的黏结剂，搅拌均匀后，溶液静置脱泡；蛭石作为一种特殊层状结构硅酸盐矿物，其晶体结构由3个基本结构层组成，上下两层为硅氧四面体，中间为硅氢氧铝镁层，层间具有水分子及可交换性阳离子，利用离子交换原理使长链海藻酸钠进入片层之间，改善层间微环境，经过改性的蛭石对氨氮和COD的去除率有明显的提高。

2）将步骤1）静置脱泡后的溶液缓慢滴入到2wt%氯化钙饱和硼酸溶液中，慢速搅拌2～4h，形成硝酸铈改性海藻酸钠微球，过滤，形成的微球用去离子水反复洗涤至洗液成中性为止；

3）将步骤2）所得微球在70-80℃干燥1-2h，得到硝酸铈改性海藻酸钠微球除磷剂。

步骤1）中聚乙烯醇水溶液的质量分数为3%，海藻酸钠在聚乙烯醇水溶液中的质量分数为3%。

步骤1）中聚乙烯醇、海藻酸钠、硝酸铈和白色蛭石的质量比为：1:1:0.05-0.1:0.5。

步骤1）中所述的黏结剂为0.1 mol/L Na₂SiO₃水溶液，添加量为4 g/每千克海藻酸钠溶液。

步骤1）中两次搅拌的时间为4-6h。