[发明专利]一种处理含磷工业排放水的改性沸石滤料及制备方法

说明书

本发明提出一种处理含磷工业排放水的改性沸石滤料及制备方法，将天然沸石与NaOH溶液在一定温度条件下充分混合搅拌，碱处理可有效脱除天然沸石中的硅，再水洗、干燥、过筛，得到粒径为0.5~5 mm的改性沸石粉。将改性沸石粉、铝粉、CaCl₂饱和溶液、PEG 200和聚乙烯醇混合，均质化处理后，经过干燥、煅烧、粉碎得到产品。本发明克服了传统滤料对含磷废水处理效果不佳，滤料孔隙结构不发达的缺点，本发明通过在沸石上负载钙离子增强了滤料对磷酸根的吸附能力，所得滤料具有较大的比表面积，性质稳定，可再生重复利用，能够有效去除废水中大量磷酸盐，同时去除COD和氮。

技术领域

本发明涉及污水净化领域，特别是涉及一种处理含磷工业排放水的改性沸石滤料及制备方法。

背景技术

随着工业的快速发展和人们生活水平的提高，水污染问题越来越威胁着人类生存的环境。磷是水处理过程中的重要污染物质，也是引起水体富营养化的主要原因之一，进而破坏水体原有的生态系统的平衡，水质恶化，增加水处理难度和成本。目前处理含磷废水的方法主要有化学沉淀法、吸附法、氧化还原法、膜分离法、生物除磷等。其中，化学沉淀法和吸附法是最常用并且有效的除磷方法。

化学沉淀法是将易溶于水的某些金属盐投入污水中，使其金属离子与磷反应生成一种难溶性的盐并与水分离。该方法主要是通过调整 p H 来控制金属离子与磷的浓度比来达到形成最稳定的难溶性金属磷盐和高除磷效果的。采用的药剂主要是铁盐、铝盐、石灰等。化学除磷法具有管理方便、在地面积小、投资少、处理效果好等优点，广泛得到应用。吸附法是通过吸附剂来吸附脱除或固定离子，吸附剂一般具有巨大的比表面和表面能，能够有效地吸附和脱除废水的磷。常用的除磷吸附剂有活性炭以及一些矿物如沸石、彭润土、硅藻土、蛭石、高岭土、海泡石、凹凸棒、石粘土、炉渣以及一些工业废弃物如粉煤灰炉渣等。吸附除磷法占地面积小，工艺简单，操作方便，处理费用低，使用范围广而备受人们的关注。

沸石是一种常用的除磷矿物吸附剂，具有连通孔道的呈架状结构的含水硅铝酸盐矿物，沸石的比表面积极大,并且在一定的物理、化学条件下具有精确而固定的直径为0.3-1.1nm，所以有效直径小到足以通过孔道的分子将易于被沸石吸附在孔道和中心孔穴中，而直径过大、无法进入孔道的分子将被排斥。沸石的这种特殊结构决定了它具有良好的吸附性和离子交换等性能，具有较好的吸附性、离子交换性、催化性、耐酸性和热稳定性，可有效地去除水中的氨氮、有机污染物、重金属离子、氟、磷和含氧酸阴离子等污染物，而且在使用过程中不会对环境造成二次污染。传统沸石滤料具有明显的除浊效果，但对水体中有机物、氮、磷的去除能力却相当有限。而这一问题可通过改性沸石得以改善。改性沸石是基于迁移和吸附机理，通过物理或化学反应将改性剂黏附在滤料载体表面上，以改变沸石表面的物理化学性质的技术，既保持了传统沸石的过滤功能，又增加了对特定污染物的吸附性能。

专利公开号CN103977777A提供了一种污水处理用沸石的改性方法，将分选后的沸石粉碎后先后与盐酸溶液和工业盐混合反应，反应结束后水洗并干燥，接着与鱼虾增氧剂混合搅拌得到成品，改性后的沸石可以去除水体中微量的氨氮，然而对废水中的磷去除效果不佳。专利公开号CN101716489A提供了一种污水同步脱氮除磷的改性沸石有机物复合剂，对天然斜发沸石经第一步NaCl溶液处理后，提高沸石去除氨氮的能力和反应速率，再以氯化镧为载入剂处理沸石，镧以氧化镧的形式在附着在沸石表面，与磷酸根离子发生电性吸附，生成磷酸镧络合物除磷。最后采用液相离子交换法在其孔道内部载入无机抗菌离子Ag⁺进行抑菌，然而稀有金属盐和贵金属银价格昂贵，不利于生产成本的降低。专利公开号CN104941574B公开了一种无机离子改性沸石复合材料及其应用，通过PH共沉淀法将无机离子Mg/Al/Fe类水滑石负载到沸石表面对沸石进行改性，然而沸石孔隙结构不发达的情形下，改性效果难以进一步提升。沸石对污水中氨氮的吸附效果较佳，如果对沸石进行改性提高沸石对磷酸根离子的处理效率，将对提高沸石对含磷废水的综合处理效果起到推动作用。

发明内容