改性粉煤灰去除磷酸盐的方法
【专利摘要】本发明涉及一种改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，属于废水处理方法领域。所述的改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，包括以下步骤：向抗生素废水投加一定量的改性粉煤灰，调节pH值，以200r/min快搅2min，然后再以100r/min慢搅10min，然后静置30min，上清水即为已除磷脱色后的排水。本发明所述的改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，粉煤灰经酸处理后对抗生素废水中的磷具有很好的去除效果，采用2mol/L硫酸改性粉煤灰，在投加量为5g/L，pH为4-10的范围，出水均达标排放。所述的方法中改性粉煤灰可由废酸和粉煤灰制成，对工业废水进行处理可谓以废治废，且处理废水费用低、效果好。处理后的富磷粉煤灰，可作为肥料用于农田的土壤改良，提高农作物产量，从而实现废弃物的资源化。
【专利说明】改性粉煤灰去除磷酸盐的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，属于废水处理方法领域。
【背景技术】
[0002] 抗生素废水是一种成分复杂、色度高、生物毒性大、含多种抑制物质的难降解高浓 度有机废水，是目前国内外水处理的难点和热点。
[0003] 目前，对抗生素废水处理技术的研究很多，但基本上是针对有机物、硫酸盐的处理 研究，而有关除磷的研究很少。大量含磷废水不经处理直接排放，使得本已严峻的受纳水体 富营养化问题更加尖锐。
[0004]目前，我国燃煤电厂的粉煤灰年排放量已达一亿多t，而其中只有少部分（20% -30%)用于建筑、交通、土壤改良等方面，其余的大部分堆积废弃，不仅占用了大量的土地资 源，而且严重污染了环境，粉煤灰综合利用是当今环境科学研究领域中的重要研究课题之 〇
[0005] 利用粉煤灰对工业废水进行处理可谓以废治废。国内外的研究者对粉煤灰去除二 级出水中各种污染物进行了广泛的研究，但将粉煤灰用于抗生素废水处理，特别是去除抗 生素废水中磷的研究报道很少。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在提供一种工艺简单、操作方便、运行费用低、处理效果好的利用改性粉 煤灰去除磷酸盐的方法。
[0007] 本发明所述的改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，包括以下步骤： 向抗生素废水投加一定量的改性粉煤灰，调节pH值，以200r/min快搅2min，然后再以 100r/min慢搅lOmin,然后静置30min,上清水即为已除磷脱色后的排水。
[0008] 优选的，本发明所述的改性粉煤灰的制备方法为将粉煤灰加入到4倍体积的 2mol/L的硫酸溶液中，然后在室温下以200r/min的转速搅拌30min，静置30min，过滤后 的粉煤灰烘干即得改性粉煤灰。
[0009] 更优选的，本发明所述的改性粉煤灰的用量为5g/L。
[0010] 进一步优选的，本发明所述的废水PH值调节至4-10。
[0011] 本发明所述的处理方法中，采用酸化后的改性粉煤灰对废水中的磷酸盐进行吸附 去除，效果明显，其作用机理为： (1)混凝沉淀作用：由于粉煤灰成分中含有铝和铁的氧化物，因此，采用酸改性粉煤灰 的实质就是金属氧化物（A1203和Fe203)与酸反应生成硫酸铝和硫酸铁等活性物质。当改性 粉煤灰投加到废水中，吸附于粉煤灰上的Al2 (S04) 3、FeCl3、A1C13、Fe2 (S04) 3与水中的P043_ 发生反应生成A1P04和FeP04絮凝体，而粉煤灰颗粒作为絮凝体的载体，提高了混凝沉淀的 速度，有利于沉淀物的处理。Al3+或Fe3+和P043_的反应取决于pH值，A1P04和FeP04的溶 解度也因pH而发生变化。从金属磷酸盐的溶解曲线可知，有Fe、Al存在的情况下，当pH值 〈6. 5时，FeP04 (红磷铁矿）和A1P04 (磷酸铝石）是稳定的固相。△1?04在口11值为6的时 候溶解度最小，FeP04在pH值为5的时候溶解度最小。因此，当pH值〈6. 5时，Al3+或Fe3+ 和P0广的反应生成A1P04和FeP04是主要的反应机理。由于抗生素废水中含有大量的钙 离子，改性粉煤灰在酸性条件下也会溶出一部分Ca2+离子吸附于粉煤灰上，在较高的pH值 (10-12)时能够与P043_反应生成Ca1Q (P04) )6 (0H) ^沉淀，从而将磷酸盐去除。并且Ca1Q (P04)) 6(〇H)2的溶解度随pH值增加而减小，可达到良好的处理效果。
[0012] (2)吸附能力：从粉煤灰的化学组成和物理性能可知，由于粉煤灰的比表面积较 大、表面能高，且存在着许多铝、硅等活性点，因此，具有较强的吸附能力。吸附包括物理吸 附和化学吸附。物理吸附效果取决于粉煤灰的多孔性及比表面积，比表面积越大，吸附效果 越好。化学吸附主要是由于其表面具有大量Si-0-Si键、A1-0-A1键与具有一定极性的有 害分子产生偶极-偶极键的吸附，或是阴离子（如废水中的P〇/_)与粉煤灰中次生的带正 电荷的硅酸铝、硅酸钙和硅酸铁之间形成离子交换或离子对的吸附。
[0013] (3)改性后粉煤灰比表面积的变化：用酸改性粉煤灰是为了使其颗粒表面更加粗 糙，增大表面积，增强吸附能力，并且溶出铝和铁，使改性粉煤灰具有吸附和混凝的双重作 用。酸处理后的粉煤灰的表面状况有比较大的变化，电子显微镜照片也证明了这一点。未 经酸处理的原状粉煤灰颗粒，其表面比较光滑致密。经酸处理后的粉煤灰颗粒表面变得粗 糙，颗粒表面出现了许多孔洞。并且随着改性所用酸浓度的增大，粉煤灰表面变化越大。从 废水处理的吸附理论来讲，吸附剂的比表面积越大，吸附效果越好。酸处理的结果使粉煤 灰的比表面积有了较大的增加，因此增加了粉煤灰颗粒的吸附能力。另外，随着改性所用酸 浓度的增加，粉煤灰表面变化越大，从而溶出的铝和铁的量也越多，实验结果也验证了这一 点，随着改性所用酸浓度的增加，处理效果也相应的增加。
[0014] 根据以上分析，我们认为在本发有所述的中，改性粉煤灰的除磷的机理是混凝沉 淀作用、硅酸凝胶等高聚物的助凝作用以及粉煤灰颗粒的吸附，沉淀作用和改性后比表面 积增加等效果的综合效应。
[0015] 本发明所述的改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，粉煤灰经酸处理后对抗生素废水中 的磷具有很好的去除效果，采用2mol/L硫酸改性粉煤灰，在投加量为5g/L，pH为4-10的范 围，出水均达标排放。所述的方法中改性粉煤灰可由废酸和粉煤灰制成，对工业废水进行处 理可谓以废治废，且处理废水费用低、效果好。处理后的富磷粉煤灰，可作为肥料用于农田 的土壤改良，提高农作物产量，从而实现废弃物的资源化。
【具体实施方式】
[0016] 实施例一： 将粉煤灰加入到4倍体积的2mol/L的硫酸溶液中，然后在室温下以200r/min的转速 搅拌30min，静置30min，过滤后的粉煤灰烘干即得改性粉煤灰。
[0017] 向抗生素废水投加5g/L的改性粉煤灰，调节pH值至4-10,以200r/min快搅2min, 然后再以l〇〇r/min慢搅lOmin，然后静置30min，上清水即为已除磷脱色后的排水。
[0018] 实施例二：处理效果 按本发明所述的改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，对某抗生素废水中的磷酸盐进行去除 处理，处理结果如表-1所示。
[0019] 表-1处理效果(磷酸根含量mg/L)
【权利要求】
1. 改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，包括以下步骤： 向抗生素废水投加一定量的改性粉煤灰，调节pH值，以200r/min快搅2min，然后再以 100r/min慢搅lOmin,然后静置30min,上清水即为已除磷脱色后的排水。
2. 如权利要求1所述的改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，其特征在于所述的改性粉煤 灰的制备方法为将粉煤灰加入到4倍体积的2mol/L的硫酸溶液中，然后在室温下以200r/ min的转速搅拌30min，静置30min，过滤后的粉煤灰烘干即得改性粉煤灰。
3. 如权利要求1或2所述的改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，其特征在于所述的改性粉 煤灰的用量为5g/L。
4. 如权利要求1所述的改性粉煤灰去除磷酸盐的方法，其特征在于所述的废水PH值 调节至4-10。
【文档编号】C02F1/52GK104355350SQ201410536922
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】陆强 申请人:陕西华陆化工环保有限公司