一种简化的同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种简化的同步脱氮除磷吸附剂，吸附剂为改性托贝莫来石，改性托贝莫来石为负载氧化镁的托贝莫来石；负载氧化镁的托贝莫来石以托贝莫来石为内核；托贝莫来石的外侧负载有氧化镁壳层。本发明专利技术还公开一种简化的同步脱氮除磷吸附剂的制备方法，包括如下步骤：（1）以熔炼石英粉和生石灰为原料，经湿磨、蒸压、养护后合成托贝莫来石；（2）利用硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇将托贝莫来石负载氧化镁，获得改性托贝莫来石，即最终吸附剂。本发明专利技术制备的托贝莫来石具有一定的除磷效果，但脱氮能力不足，采用表面直接负载氧化镁改性后，其获得同步脱氮除磷的能力，且吸附速率也大大提升，相对于现有技术在材料表面先负载碳层再负载氧化镁层来说，制备工艺得到简化，具有很好的实际应用价值。际应用价值。际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种简化的同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于水处理
，尤其涉及材料制备和环境工程水处理
，具体涉及一种简化的同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]水中的高浓度氮磷主要来源于人类的生活洗涤、农田氮磷化肥施用和畜牧业废水排放等。若含氮磷的废水处理不达标就直接排放会导致水体富营养化，破坏水生生态系统，因此，解决含氮磷废水问题已经刻不容缓。目前常用来脱氮除磷的方法有吸附法、化学法和生物法。吸附法因高效、操作简单、成本低廉等优点，引起了广泛的关注。近年来，利用鸟粪石沉淀吸附法脱氮除磷的技术有所报道，但该方法在实际应用中存在以下问题：（1）制备吸附剂步骤复杂，耗能高；（2）吸附过程可能需要投加pH调节剂；（3）同时脱氮除磷时的去除率不高。因此，采用鸟粪石沉淀吸附法处理含氮磷废水最大的挑战是研发制备工艺简单，操作方便且高效的吸附剂。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对现有技术中存在问题或不足，本专利技术提供一种简化的同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法，该吸附剂可以处理高浓度的含氮磷废水，并且去除率高、去除速率快，且制备方法简单，应用前景广阔。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术的实施例提供一种简化的同步脱氮除磷吸附剂，其特征在于，所述吸附剂为改性托贝莫来石，所述改性托贝莫来石为负载氧化镁的托贝莫来石；所述负载氧化镁的托贝莫来石以托贝莫来石为内核；所述托贝莫来石的外侧负载有氧化镁壳层。
[0005]进一步的，所述改性托贝莫来石以托贝莫来石、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇为原料制备而成。
[0006]进一步的，所述托贝莫来石以熔炼石英粉和生石灰为反应原料制备而成。
[0007]本专利技术的实施例还提供一种简化的同步脱氮除磷吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15min，然后在蒸压釜90℃下消化2h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得托贝莫来石；（2）将步骤（1）得到的托贝莫来石与水、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇按一定比例混合，经恒温水浴搅拌，再离心干燥，最后放入马弗炉中煅烧，获得负载氧化镁的托贝莫来石，即改性托贝莫来石。
[0008]进一步的，所述步骤（1）的原料中，Ca和Si的摩尔比为5：6，湿磨混合过程的水固比为15：1。
[0009]进一步的，所述步骤（1）中，蒸压养护过程，蒸压条件为205℃、1.6MPa，并静态养护20-28h。
[0010]进一步的，所述步骤（2）中，托贝莫来石的投加量为0.1g-5g，水、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇的摩尔比为100：9：9：2.1。
[0011]进一步的，所述步骤（2）中，恒温水浴搅拌温度为80℃，搅拌时间为4-8h。
[0012]进一步的，所述步骤（2）中，马弗炉煅烧条件为温度500-900℃，煅烧时间1-9h。
[0013]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：（1）本专利技术所制备的改性托贝莫来石相对于托贝莫来石，对氨氮吸附容量由3.72-5.36mg/g提升至29.3-30.7mg/g，对氮去除率由9-13%提升至67-77%，且缩短了吸附平衡时间；同时，改性托贝莫来石由于外层的氧化镁向溶液中提供Mg
2+
，与溶液中的HPO
42-及NH
4+
反应生成磷酸铵镁沉淀，即鸟粪石，实现氮磷的同时去除；将对磷去除率提高至88-96%，吸附容量达到87.8-95.8，且大大缩短了吸附平衡时间；整个吸附过程无需投加pH调节剂；本专利技术所制备的改性托贝莫来石可以同时对氮磷实现高效、快速的吸附去除。
[0014]（2）本专利技术制备的改性托贝莫来石在吸附除氮磷后可用作缓释肥料，无二次污染；本专利技术的改性托贝莫来石的制备方法操作简单，效果明显，应用前景广阔。
附图说明
[0015]图1为本专利技术中托贝莫来石及改性托贝莫来石的XRD图谱；图2为本专利技术中实施例1中托贝莫来石的SEM图谱；图3为本专利技术中改性托贝莫来石在吸附前后的SEM和EDS图谱；其中图3（a）为改性托贝莫来石吸附前SEM图谱；图3（b）为改性托贝莫来石吸附前EDS图谱；图3（c）为改性托贝莫来石吸附后SEM图谱；图3（d）为改性托贝莫来石吸附后EDS图谱。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
[0017]本专利技术的一种简化的同步脱氮除磷吸附剂，所述吸附剂为改性托贝莫来石，所述改性托贝莫来石为负载氧化镁的托贝莫来石；所述负载氧化镁的托贝莫来石以托贝莫来石为内核；所述托贝莫来石的外侧负载有氧化镁壳层。所述改性托贝莫来石以托贝莫来石、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇为原料制备而成。所述托贝莫来石以熔炼石英粉和生石灰为反应原料制备而成。
[0018]本专利技术的一种简化的同步脱氮除磷吸附剂的制备方法，包括如下步骤：（1）以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15min，然后在蒸压釜90℃下消化2h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得托贝莫来石；其中，Ca和Si的摩尔比为5：6，湿磨混合过程的水固比为15：1。其中，蒸压养护过程，蒸压条件为205℃、1.6MPa，并静态养护20-28h。
[0019]（2）将步骤（1）得到的托贝莫来石与硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇按一定比例混合，经恒温水浴搅拌，再离心干燥，最后放入马弗炉中煅烧，获得负载氧化镁的托贝莫来石，即改性托贝莫来石。其中，恒温水浴搅拌温度为80℃，搅拌时间为4-8h。马弗炉煅烧条件为温度500-900℃，煅烧时间1-9h。
[0020]其中，水、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇的摩尔比：
n(H2O):n(Mg(NO3)2·
6H2O):n(C6H8O7):n(C2H5OH)=100：9：9：2.1。
[0021]下面结合几个具体实施例进一步阐述本专利技术的技术方案。
[0022]实施例1：以熔炼石英粉、石灰原料，按原料摩尔比Ca：Si=5:6（即质量比熔炼石英粉：生石灰=83.87：100），水固比=15：1的比例混合，采用湿式陶瓷球磨机湿磨混合15min，之后在蒸压釜中90℃条件下消化2h，再于205℃、1.6MPa的条件下蒸压养护24h，最后降温，取出于105℃烘干而制得托贝莫来石。托贝莫来石的XRD图谱如图1中的“托贝莫来石”所示；托贝莫来石的SEM图谱如图2所示，可见，托贝莫来石为纤维片状的晶体结构。
[0023]实施例2：将1g实施例1中制备的托贝莫来石、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇按n(H2O):n(Mg(NO3)2·
6H2O):n(C6H8O7):n(C2H5OH) = 100:9:9:2.1混合，恒温80℃水浴搅拌6h，样品经离心干燥后放入马弗炉中700℃煅烧1h，得到负载氧化镁的托贝莫来石材料，即改性托贝莫来石。改性托贝莫来石的XRD图谱如图1中的“改性托贝莫来石”所示；改性托贝莫来石吸附前的SEM和EDS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简化的同步脱氮除磷吸附剂，其特征在于，所述吸附剂为改性托贝莫来石，所述改性托贝莫来石为负载氧化镁的托贝莫来石；所述负载氧化镁的托贝莫来石以托贝莫来石为内核；所述托贝莫来石的外侧负载有氧化镁壳层。2.根据权利要求1所述的简化的同步脱氮除磷吸附剂，其特征在于，所述改性托贝莫来石以托贝莫来石、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇为原料制备而成。3.根据权利要求1所述的简化的同步脱氮除磷吸附剂，其特征在于，所述托贝莫来石以熔炼石英粉和生石灰为反应原料制备而成。4.一种根据权利要求1至3中任一项所述的简化的同步脱氮除磷吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15min，然后在蒸压釜90℃下消化2h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得托贝莫来石；（2）将步骤（1）得到的托贝莫来石与水、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇按一定比例混合，经恒温水浴搅拌，再离心干燥，最后放入马弗炉中煅烧，获得负载氧化镁的托贝...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦娟，欧昌进，戴苏皖，董群，李姝璇，黄芳，文倩，席小东，陈清林，农正杰，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：