专利名称：采用铝盐改性蛋壳去除水中磷的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用铝盐改性蛋壳去除水中磷的方法，属于含磷污水的处理领 域。
背景技术：
日益频繁的人类活动，使可直接利用的磷资源不断减少，而河流湖泊等水体中的 磷浓度却在不断增加。水体重增加的磷使藻类等有机体不断生长，引起水体富营养化。水 体富营养化对人类的生产生活影响极大，因此产生了各种各样除磷的技术与方法，但这些 方法都有或多或少的缺点，这使得寻找高效、清洁、廉价的磷去除方法已然成为水处理的一水中磷处理方法多种多样，生物方法无二次污染，但出水稳定性较差，对外部环境 也敏感。化学除磷主要包括混凝法和吸附法。混凝法对磷具有较好的处理效果，但由此产 生的废物却无法进行回收利用。吸附法对磷也具有较好的处理效果，而且吸附过程产生的 废渣还可以通过脱附过程而被重新使用。在吸附法中，选择磷去除能力强、成本低廉的吸附 剂是关键。活性铝、沸石因具有较大的比表面积，专性吸附，多孔等优点而被广泛使用，但不 足的是这些原材料价格较高，而且沸石难解析磷。作为工业废料的铁渣价格低廉，在长期的 实际运用中也显示出较好的磷处理效果，但水处理过程中，废铁渣的使用会向水中溶出有 害离子，形成二次污染。
发明内容
为了提高废弃蛋壳对废水中磷的去除能力，本发明提供一种采用铝盐改性蛋壳去 除水中磷的方法，其改性后的蛋壳具有除磷效果好、成本价廉、来源丰富，操作简便的优点， 该方法具有良好的应用前景。本发明的技术方案如下一种采用铝盐改性蛋壳去除水中磷的方法，该方法包括以下步骤蛋壳的改性过程如下在20-60°C下，混合0. 1-0. 4mol/L铝盐溶液与经预处理的蛋壳粉，使铝盐的物质 的量与蛋壳粉的质量比为0. 001-0. 0015mol/g,随后进行持续搅拌；搅拌24h后过滤，在 100-105°C下干燥，过100目筛，得改性蛋壳粉，放入干燥器备用。改性蛋壳的除磷过程如下将0. I-Ig的上述改性蛋壳粉加入浓度为0. 2-50mg(P)/L的IOOmL含磷溶液中进 行静态吸附，溶液的PH为3-10，在温度为10-40°C下以50-200r/min的速度进行恒温振荡； 10min-6h 后过 0. 45 μ m 滤膜。 所用的铝盐溶液选取用硫酸铝或氯化铝溶液。 蛋壳的预处理过程如下将回收的废弃蛋壳进行清洗，除去内膜。干燥蛋壳后，研 磨，过100目筛；将粒径小于100目的鸡蛋壳粉末在102-105°c下烘干，放入干燥器备用。
废弃蛋壳的主要成分是碳酸钙，其来源广泛，对水体中的磷具有一定的去除能力， 但其吸附量相对较低。铝盐对磷具有较好去除效果，来源丰富、价格低廉。利用铝盐改性 蛋壳，铝盐涂覆在蛋壳表面，可增加蛋壳表面的铝基活性位，提高蛋壳表面对磷的静电作用 力。本发明以期通过耦合废弃蛋壳和铝盐来提高蛋壳的除磷能力。本方法主要是利用铝盐来改性废弃蛋壳粉，铝盐涂覆在蛋壳表面，可增加蛋壳表 面的铝基活性位，提高蛋壳表面对磷的静电作用力。与目前普遍采用的废水中磷的处理方 法相比，本方法具有磷去除效果显著且稳定，原材料来源丰富，二次污染风险和运行成本低 等特点。本发明的有益效果(1)本发明采用铝盐改性废弃蛋壳粉具有很好的磷去除能力，其磷吸附量由原来 未改性蛋壳粉的0. 3064mg(P)/g增加到4. 28mg(P)/g，吸附量提高了十多倍，并实现废弃蛋 壳的综合利用与磷的资源化。(2)本发明采用铝盐改性蛋壳粉适合运用于pH为3-10的环境中，具有较强的抗酸 冲击能力。
具体实施例方式实施例1采用铝盐改性蛋壳去除水中磷的方法，该方法包括以下步骤1、废弃蛋壳预处理将回收的废弃蛋壳进行清洗，除去内膜。干燥蛋壳后，研磨，过100目筛。将粒径 小于100目的鸡蛋壳粉末在105°c下烘干，放入干燥器备用。2、废弃蛋壳改性在温度为25°C下，向20mL的0. 25mol/L AlCl3溶液加入4g预处理好的蛋壳粉并 对其进行搅拌。24h后过滤，并用蒸馏水滤洗。最后放入烘箱，在105°C下干燥，过100目筛。3、改性蛋壳的除磷将0. Ig的改性蛋壳粉加入浓度为15π^Ρ)/1的IOOmL含磷溶液中，用NaOH溶液调 节磷液的PH使其为7，在温度为25°C下以150r/min的速度进行恒温震荡。2h后过0. 45 μ m 滤膜。用钼锑抗分光光度法测滤液中的磷浓度，改性蛋壳粉的磷吸附量为4. 28mg(P)/g。实施例2与实施例1基本相同，仅AlCl3溶液对废弃蛋壳的改性温度改为60°C，改性蛋壳粉 的磷吸附量为4. 20mg(P)/g。实施例3与实施例1基本相同，采用12. 5mL的0. 4mol/L Al2 (SO4) 3溶液对废弃蛋壳进行改 性，改性蛋壳粉的磷吸附量为4. 23mg(P)/g。实施例4向IOOmL 15mg⑵/L的含磷溶液中加入氯化铝作为混凝剂(用量与实施例1中 蛋壳改性时所消耗等量的铝盐即0.000125mol))。最终测得IOOmL磷溶液中磷浓度从 15mg(P)/L下降到14. 89mg(P)/L，表明该条件下铝盐混凝剂对磷的去除能力不是很明显， 效果远逊于铝盐改性蛋壳。
实施例5将Ig的蛋壳粉加入IOOmL含磷浓度为15mg⑵/L、pH为7的污水中，在25°C的温 度下以转速为100转/分搅拌8小时，进行静态吸附，吸附结束后，经过0. 45 μ m滤膜进行 过滤，测得蛋壳粉对磷的吸附量为0. 3064mg(P)/g。在后续的实验中即使溶液中磷的浓度继 续增加，其吸附量也没有更大的变化。由实施例1、2、3、5可以看出，铝盐的改性大大提高了废弃蛋壳粉对磷的吸附效 果，其磷吸附量增加了数十倍。由实施例1、4、5可以看出，改性蛋壳粉对水中磷的除去效果远高于等量的改性铝 盐混凝剂和天然蛋壳粉的磷去除效果之和，因此铝盐对废弃蛋壳改性后对废水中磷的去除 效果表现出显著的协同效应。实施例6实施例1中，其他条件不变，废水中磷的浓度改为5mg⑵/L，IOmg⑵/L，改性蛋壳 粉的磷吸附量分别为2. 79,3. 49mg(P)/g。实施例7实施例1中，其他条件不变，溶液中磷的浓度改为5mg(P)/L，当吸附时间为lOmin， 改性蛋壳粉的磷吸附量为1.90mg(P)/g;当吸附时间为30min，改性蛋壳粉的磷吸附量为 2. 25mg(P)/g。实施例8实施例1中，其他条件不变。当吸附温度为40°C时。改性蛋壳粉的磷吸附量为 7. Slmg(P)/g。当吸附温度为10°C时。测得改性蛋壳粉的磷吸附量为3. 60mg(P)/g。由实施例1和8可以看出，随着吸附温度升高，改性蛋壳粉对磷的吸附效果越好。实施例9实施例1中，其他条件不变，溶液中磷的浓度为5mg(P)/L，当含磷溶液pH为3时， 改性蛋壳粉的磷吸附量为4. 42mg(P)/g ；当含磷溶液pH为7时，改性蛋壳粉的磷吸附量为 4. OlmgO3Vg ；当含磷溶液PH为10时，改性蛋壳粉的磷吸附量为3. 12mg(P)/g。实施例10本发明对天然蛋壳粉的改性方式为在20-60°C下，混合0. 1-0. 4mol/L铝盐溶液 与经预处理的蛋壳粉，使铝盐的物质的量与蛋壳粉的质量比为0. 001-0. 0015mol/g,随后进 行持续搅拌；搅拌24h后过滤，在100-105°C下干燥，过100目筛，得改性蛋壳粉，放入干燥
器备用ο利用改性蛋壳粉吸附磷的方法将0. I-Ig的改性蛋壳粉加入浓度为 0. 2-50mg (P) /L的IOOmL含磷溶液中，溶液的pH为3-10，在温度为10-40°C下以50_200r/ min的速度进行恒温振荡。10min-6h后过0. 45 μ m滤膜。最后测滤液中的磷浓度。其中，①采用铝盐对废弃蛋壳粉改性时，改性温度为20-60°C中的任意一数值，例 如201、251、601等，铝盐浓度为0. 1-0. 4mol/L中的任意一数值，例如0. 1,0. 2,0. 25,0.4 等，铝盐包含Al2 (SO4) 3、AlCl3等。②含磷溶液的初始浓度可以是0. 2-50mg (P) /g中的任意 一数值，例如 0. 2mg (P) /g、O. 6mg (P) /g、3mg (P) /g、15mg (P) /g、30mg (P) /g、50mg (P) /g 等。pH 可以使3-10中的任意一数值，例如，3，7，9等。吸附温度可以是10°C、20°C、30°C、40°C等， 吸附时间可以是10min、30min、lh、2h、6h等。
权利要求
一种采用铝盐改性蛋壳去除水中磷的方法，其特征在于该方法包括以下步骤改性过程在20 60℃下，混合0.1 0.4mol/L铝盐溶液与经预处理的蛋壳粉，使铝盐的物质的量与蛋壳粉的质量比为0.001 0.0015mol/g，随后进行持续搅拌；搅拌24h后过滤，在100 105℃下干燥，过100目筛，得改性蛋壳粉，放入干燥器备用；除磷过程将0.1 1g的上述改性蛋壳粉加入浓度为0.2 50mg(P)/L的100mL含磷溶液中进行静态吸附，溶液的pH为3 10，在温度为10 40℃下以50 200r/min的速度进行恒温振荡；10min 6h后过0.45μm滤膜。
2.根据权利要求1所述采用铝盐改性蛋壳去除水中磷的方法，其特征在于所述铝盐 选取用硫酸铝或氯化铝。
3.根据权利要求1或2所述采用铝盐改性蛋壳去除水中磷的方法，其特征在于所述 蛋壳的预处理过程如下将回收的废弃蛋壳进行清洗，除去内膜。干燥蛋壳后，研磨，过100 目筛；将粒径小于100目的鸡蛋壳粉末在102-105°c下烘干，放入干燥器备用。
全文摘要
本发明属于含磷污水的处理领域，公开了一种采用铝盐改性蛋壳去除水中磷的方法。该方法包括以下步骤废弃蛋壳改性在20-60℃下，混合0.1-0.4mol/L铝盐溶液与经预处理的蛋壳粉，使铝盐的物质的量与蛋壳粉的质量比为0.001-0.0015mol/g，随后进行持续搅拌；搅拌24h后过滤，在100-105℃下干燥，过100目筛，得改性蛋壳粉，放入干燥器备用。改性蛋壳吸附将0.1-1g的改性蛋壳粉加入浓度为0.2-50mg(P)/L的100mL含磷溶液中，溶液的pH为3-10，在温度为10-40℃下以50-200r/min的速度进行恒温振荡。10min-6h后用0.45μm滤膜进行过滤。
文档编号C02F1/58GK101913674SQ20101024481
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者周飞, 董琼元, 郑正, 郭照冰, 陈天, 陈天蕾 申请人:南京信息工程大学