一种新型污水除磷剂及其制备、应用方法技术

本发明专利技术公开了新型污水除磷剂及其制备、应用方法，所述的新型污水除磷剂为三氯化铁、氢氧化钙、锆基蒙脱石和聚合氯化铝的复合产物，其制备方法包含以下步骤：将三氯化铁加入到水中，得铁盐溶液；再将氢氧化钙投加到铁盐溶液中，得到铁‑钙盐混合液；将锆基蒙脱石投加到上述铁‑钙盐混合液中，搅拌，使其充分分散，得铁‑钙‑锆改性蒙脱石混合液；将聚合氯化铝溶解于铁‑钙‑锆改性矿物材料混合液中，搅拌混匀，即得。本发明专利技术采用组合互配的方法将三氯化铁、氢氧化钙、锆基蒙脱石和聚合氯化铝复合制得一种新型污水除磷剂，制备工艺简单、容易操作，控磷效果卓越、稳定、运行成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型污水除磷剂及其制备、应用方法
本专利技术属于水体的磷污染处理领域，具体涉及一种新型污水除磷剂及其制备、应用方法。
技术介绍
随着生态修复行动的积极推动，在污染物化学需氧量、氨氮、总磷指标中，总磷已成为水体重要污染指标。磷作为水体富营养化的关键性限制因子，其过量输入造成水体透明度下降、溶解氧降低，水质恶化，对水生生态系统和人体健康产生严重危害。如长期饮用含磷的水可使人的骨质疏松，发生下颌骨坏死等病变。现阶段，我国污水磷治理形势依然严峻，水体磷含量居高不下，无法满足污水处理达标排放标准。因此，开展磷污染水体治理，改善水环境质量迫在眉睫。迄今为止，对于磷污染水体的控制技术主要有生物法、吸附法、离子交换法、混凝法、膜分离法等。其中，吸附法具有高效、经济、易操作等显著优点，被广泛使用。常用吸附剂主要有粉煤灰、硅藻土、铁铝氧化物、稀土氧化物等。目前，针对水体底泥磷的污染控制主要有曝气复氧、水力冲刷、环保疏浚、物理覆盖、化学钝化和生物修复等技术。其中，化学钝化通过向水—底泥系统投加所优选的钝化剂，经絮凝、吸附、沉淀等共同作用，有效抑制内源磷的释放，被认为是一种原位经济的治理技术。常用钝化剂有铝盐、铁盐、钙盐、锁磷剂(Phoslock)和锆改性黏土矿物吸附材料，但过度应用往往存在诸多缺点。铝盐在过酸或过碱条件下会发生Al(OH)3溶解及磷的再释放，并导致生物慢性中毒。铁盐除磷工艺出水浊度与色度高、对出水pH影响大、运输和贮存麻烦、对设备腐蚀大等缺点；同时铁也是刺激藻类生长和引发湖泊水华的一个重要因素；此外，铁盐还易发生氧化还原反应，除磷不稳定，易释放；这些缺点限制其使用范围。钙盐在应用过程中，当水溶液中CO2增加或pH值降低时，也会发生磷的解吸。锁磷剂(Phoslock)的应用效果受其成本和吸附容量所限，且可溶性镧离子对水生生态系统具有较大的负面危害。锆改性黏土矿物对水体低浓度磷污染控制效果卓越，但处理达到平衡时间较长，用于水体高浓度磷污染控制，成本略高。现有的研究表明，三氯化铁在水处理中用作絮凝剂和沉淀剂，用于处理生活用水、工业用水和废水等，其效果较好。锆改性黏土矿物材料是一种绿色高效水处理材料，具有强烈吸附作用，目前在污水磷处理方面的有效性已被证实。聚合氯化铝(PAC)是一种性价比较高的无机絮凝剂；聚丙烯酰胺(PAM)由于其优良的水溶性、增稠性、絮凝性能和化学反应活性，因而作为助凝剂得到广泛使用。但随着污水深度处理出水标准的不断提高，单一使用PAC或PAM往往得不到预期的效果。基于上述背景，开发一种成本低、吸附效果卓越、稳定的新型水体磷污染吸附剂对水体磷的污染控制及水体富营养化的科学防治具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种新型污水除磷剂及其制备、应用方法，以解决目前水体磷污染治理成本高、控制效果欠佳、不稳定、影响破坏生态以及难以有效控制污水中磷排放达标的技术问题。本专利技术的技术方案是：第一方面，本专利技术提供一种新型污水除磷剂，为三氯化铁、氢氧化钙、锆基蒙脱石、聚合氯化铝的复合产物。其中，各原料的重量份数如下：三氯化铁3-6份、氢氧化钙1-1.5份、锆基蒙脱石3-6份、聚合氯化铝15-30份。第二方面，本专利技术提供一种新型污水除磷剂的制备方法，包含以下步骤：步骤一：按重量份数称取各原料组分，备用；步骤二：将称量好的三氯化铁加入到水中，得铁盐溶液；步骤三：将称量好的氢氧化钙投加到铁盐溶液中，搅拌混匀，得到铁-钙盐混合液；步骤四：将称量好的锆基蒙脱石投加到铁-钙盐混合液中，搅拌使其充分混合分散，得铁-钙-锆改性蒙脱石混合液；步骤五：将称量好的聚合氯化铝投加到铁-钙-锆改性矿物材料混合液中，搅拌混匀，即制得新型污水除磷剂GEC-01。进一步的，步骤一中所述的水为去离子水，加水后制得的铁盐溶液的质量浓度为0.3％～0.6％。进一步的，所述锆基蒙脱石为锆改性蒙脱石的产物，为过200目筛的粉剂。制备原料为ZrOCl2·8H2O和蒙脱石粉，其中ZrOCl2·8H2O中的锆和蒙脱石粉的质量比等于0.10～0.30。具体制备步骤为：(1)混合分散：将蒙脱石粉和ZrOCl2·8H2O加去离子水混合溶解，振荡分散，得混合液。具体的，称取一定量的蒙脱石粉于聚乙烯塑料瓶中，按质量浓度为10％向聚乙烯塑料瓶中加入去离子水，再按上述质量比称取ZrOCl2·8H2O，将其溶解到聚乙烯塑料瓶中，振荡0.5～1h，进行充分混合分散。(2)pH值调节：调节混合液的pH值至9～11，然后恒温振荡反应，得固液混合物。具体的，采用1mol/L的NaOH溶液调节混合液的pH值至9～11，然后置于恒温振荡器中，以150r/min振荡继续反应24h。(3)固液分离：将固液混合物离心分离，得沉淀物烘干即得锆基蒙脱石。具体的，利用离心机离心将固液混合物分离，得到的沉淀置于烘箱中以105℃烘干，冷却后研磨，制得吸附新材料的锆基蒙脱石。第三方面，本专利技术提供一种新型污水除磷剂的应用方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一：投加GEC-01：将制得的新型污水除磷剂GEC-01投入到含磷污染物的水体中；步骤二：调节pH：投入PH调节剂，调节污水的pH值至7～9；步骤三：投加PAM：再向污水中投加PAM，充分分散，静置。进一步的，所述新型污水除磷剂的投加量与含磷污染物的水体的体积比0.004：1～0.008：1。在实际污水处理实际应用中，因通过小试实验来确定具体的投加量。进一步的，所述PH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钙溶液。进一步的，所述PAM的质量浓度为0.1％，投加用量与污水的体积比为0.003:1～0.005:1。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对目前水体磷污染的严峻现状及现有化学药剂与吸附材料应用的局限性，基于化学药剂除磷与吸附材料除磷技术，采用化学药剂与吸附材料相互混合分散制备的新型污水除磷剂，用量少，节约成本，并且除磷效果卓越，磷的去除率高达90％以上；制备工艺简单、容易操作，运行成本较低，能满足当前工业废水、生活污水及湖库淡水等磷污染治理需求，具有广阔的应用市场前景。同时，本专利技术通过将铁盐、钙盐、铝盐、锆改性矿物吸附剂混合使用，通过原料相互之间的协同作用，提高了对磷的去除效率，还大大减少了铁盐、钙盐、铝盐、吸附材料的用量，节约成本的同时提高了除磷的效果，避免了因过量加药而造成的金属离子残留，减少了二次污染。具体实施方式下面结合附表及具体的实施例对专利技术进行进一步介绍：但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例1：称取0.30g三氯化铁、0.10g氢氧化钙、0.30g锆基蒙脱石和2.0g聚合氯化铝。实施例2：称取0.50g三氯化铁、0.15g氢氧化钙、0.30g锆基蒙脱石和1.50g聚合氯化铝。实施例3：称取0.50g三氯化铁、0.15g氢氧化钙、0.50g锆基蒙脱石和2.5g聚合氯化铝。实施例4：称取0.50g三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型污水除磷剂，其特征在于：所述的新型污水除磷剂为三氯化铁、氢氧化钙、锆基蒙脱石、聚合氯化铝的复合产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型污水除磷剂，其特征在于：所述的新型污水除磷剂为三氯化铁、氢氧化钙、锆基蒙脱石、聚合氯化铝的复合产物。


2.如权利要求1所述的一种新型污水除磷剂，其特征在于：所述的新型污水除磷剂原料的重量份数为：三氯化铁3-6份、氢氧化钙1-1.5份、锆基蒙脱石3-6份、聚合氯化铝15-30份。


3.如权利要求1所述的一种新型污水除磷剂的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤一：按重量份数称取各原料组分，备用；
步骤二：将称量好的三氯化铁加入到水中，得铁盐溶液；
步骤三：将称量好的氢氧化钙投加到铁盐溶液中，搅拌混匀，得到铁-钙盐混合液；
步骤四：将称量好的锆基蒙脱石投加到铁-钙盐混合液中，搅拌使其充分混合分散，得铁-钙-锆改性蒙脱石混合液；
步骤五：将称量好的聚合氯化铝投加到铁-钙-锆改性蒙脱石混合液中，搅拌混匀，即制得新型污水除磷剂。


4.如权利要求3所述的一种新型污水除磷剂的制备方法，其特征在于：步骤一中所述的水为去离子水，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹银洪，张润宇，魏晓晴，涂刚，杨昌力，曹旭，杨红云，
申请(专利权)人：贵州中车绿色环保有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52