[发明专利]一种基于天然沸石合成分子筛废料制备除磷吸附剂的方法

说明书

一种基于天然沸石合成分子筛废料制备除磷吸附剂的方法属于环境工程技术领域。对天然沸石合成分子筛产生的废料滤渣进行镧改性，制备出具有磷酸盐吸附性能的镧改性滤渣，可用于市政污水厂二级处理出水深度除磷。本发明基于分子筛合成废料滤渣具有的孔道丰富、比表面积大以及碱性强的特点，成功将镧元素负载到了滤渣孔道表面，使其具备了较强的磷酸盐吸附性能，实现了废物的综合利用。本发明提出了一种综合利用分子筛合成废料滤渣的解决方案，对于污水深度处理有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于天然沸石合成分子筛产生的废料——滤渣制备镧改性除磷吸附剂的方法。属于环境工程技术领域。

背景技术

磷既是一种重要的自然资源，又是水环境的主要污染物之一，过量的磷存在于水体会导致富营养化现象，严重危害水生环境。文献研究表明，大多数藻类等水生生物对磷比对氮更为敏感，因此控制磷排放对于解决水体富营养化问题更具实际意义。

受传统污水生物处理工艺技术限制，市政污水厂出水中仍含有一定浓度的氮磷，回用于景观水体会导致水体富营养化问题。因此，市政污水厂出水深度除磷是控制水体富营养化的一个有效措施。目前污水除磷方法主要有生物法、化学沉淀法、结晶法、吸附法等，其中，前3种技术或多或少地存在工艺复杂、初期投入高、二次污染等问题，且对于低浓度含磷污水去除效果不佳。吸附法工艺简单，效果稳定，且通过解吸手段可实现吸附剂重复利用与磷资源回收，对于低浓度市政污水厂出水深度处理与资源回收具有潜在应用前景。

目前，磷吸附性能较好的吸附剂主要是人工合成材料，包括类水滑石及多种金属氧化物，但此类材料大多是全试剂合成，制备成本高，工艺复杂，实际应用价值不高。而一些天然矿物价格低廉，来源广泛，但其磷吸附量却较低。相关研究表明，稀土元素镧可改性吸附材料，经镧改性的吸附剂对磷酸盐具有较好的吸附去除效果。

在以天然沸石为原料合成分子筛的过程中，沸石矿物经碱溶、过滤提取硅源后产生废料滤渣，其内部具有丰富的孔道和较大的比表面积，非常适合作为改性吸附剂的基体。镧元素用于吸附剂改性可提高吸附剂除磷能力，将稀土元素镧与废料滤渣结合以实现对磷酸盐的去除，同时由于滤渣呈强碱性，也节省了改性过程中碱的消耗。

因此，本发明利用稀土元素镧对废料滤渣进行改性，制备出了具有较强磷酸盐吸附能力的镧改性滤渣，实现了材料的废物利用，为天然矿物在水处理方面的应用提供了技术参考。

发明内容

本发明利用分子筛合成废料——滤渣制备出一种磷酸盐吸附剂。

首先对废料滤渣进行研磨过筛处理，然后用氯化镧溶液对其进行改性，即制备出具有磷酸盐吸附性能的改性滤渣吸附剂(图1)。

具体的制备工艺是：取一定量废料滤渣(研磨，过100目筛)于三颈烧瓶中，按固液质量比1:20加入质量百分比浓度为3.35％的氯化镧溶液，加入一定量的氢氧化钠溶液调节混合液的pH值为11，将烧瓶置于磁力搅拌器中，60℃下搅拌反应12h，将混合液抽滤、冲洗至pH为中性后烘干，既得镧改性滤渣(研磨，过80目筛)(图2)。

具体的生成机理是：废料滤渣是天然沸石碱溶处理后剩余的难溶组分，具有丰富的孔道和较大的比表面积，为镧元素改性提供了负载位点，同时所呈现出的强碱性也减少了改性过程中碱的消耗量。经过氯化镧溶液改性之后，镧元素以La₂O₃的形式负载在滤渣的表面和内部的孔道中，即形成镧改性滤渣。

为考察吸附剂的吸附性能，本发明在实验室配水条件下进行了静态吸附实验，考察了吸附剂对磷酸盐的具体吸附效果。实验结果表明，与滤渣原料相比，镧改性滤渣的磷酸盐吸附性能大大提升，吸附量由1.26mg/g上升到了45.01mg/g，吸附性能提高了35倍，与常见的人工合成阴离子吸附剂——水滑石的除磷性能相当，但更具有经济效益。因此，本发明的吸附剂对于污水厂尾水深度处理有很好的应用前景。

与现有技术相比，本发明的优点在于：