一种多重吸附处理低浓度含磷溶液的电化学处理方法与流程

本发明属于富营养化水体脱磷技术领域，具体涉及一种电化学处理低浓度含磷溶液的方法。

背景技术：

随着我国经济地不断发展，工业发展迅猛，不合理的工业废水排放造成我国大部分水体都普遍存在水体磷含量超标的问题。社会的不断发展使人们对环境治理越来越重视，目前人类活动是造成水体磷含量超标的主要原因，人们将生产生活过程中产生的废水直接排入江、河、湖等水域，这些未经处理的废水通常含有磷，磷的富集为水体中的藻类等浮游生物的大量繁殖提供了良好的生存条件，造成水体水质恶化、严重破坏了水体的生态系统。

电吸附技术是最近几年迅速发展起来的一种新型水处理技术。电吸附技术因能耗低而颇受水处理领域的关注。该技术的发展不仅在理论研究方面，其在工程上的成功运作也证明了该技术的可行性。水体中磷元素的含量通常较低，常规的混凝法以及生物除磷法适用于含磷量高的水处理过程，对于低浓度含磷溶液较难完全处理，具有去除率不高等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对工业上低浓度含磷溶液的去除不彻底等问题提出一种多重吸附处理低浓度含磷溶液的电化学处理方法，所述方法制备的电极具有脱磷彻底和吸附剂回收方便等优点，对低浓度含磷溶液的去除率达99%，具有良好的应用前景。

为实现上述目的，所述的一种多重吸附处理低浓度含磷溶液的电化学处理方法，采用如下技术方案：

1）制备吸附剂材料：按重量份数计，将1份活性炭在25-100份的mgcl2和fecl3混合溶液中超声30min，在快速搅拌下用naoh溶液调节溶液ph至8-14，将固液混合物转移至水热罐中密封，液相共沉淀反应在恒温条件下保持24h-72h后，离心得固体材料，用去离子水多次洗涤，烘干后得到mg和fe总负载量为30-70wt%的吸附剂材料；

2）涂覆电极：将步骤1）制备的1份吸附剂材料与0.05-0.2份的乙炔黑以及0.01-0.1份的粘结剂在玛瑙研钵中研磨均匀，加入5-20份的甲基吡咯烷酮调成均匀浆状，用玻璃棒均匀涂覆在泡沫镍表面，置于烘箱中真空干燥，得到电极片；

3）电吸附脱磷装置组装：电吸附处理池包括步骤2）所制备的电极片和空白阴极石墨电极片，两电极中间间隔1-5mm，待处理低浓度含磷溶液从储液罐经蠕动泵输送至电吸附处理池底部，以5-50ml/min的流速流经两电极中间从电吸附处理池顶部流出至储液罐，循环不间断处理3-12h，两电极间施加1.2v直流电压。

步骤1）的mgcl2和fecl3混合溶液中，mgcl2和fecl3摩尔比为2-4:1，naoh溶液的摩尔浓度为1-5mol/l，反应恒定温度在40-160℃范围内。

步骤2）中泡沫镍的涂覆面积为2-20cm²，泡沫镍表面吸附剂材料的涂覆量为0.01-0.05g/cm²，干燥温度为30-120℃，制备的电极片表面均匀，无明显孔结构。

步骤3）的低浓度含磷溶液中磷的浓度为10-50mg/l。

本发明的有益在于：

1.吸附剂制作原料简单易得，工艺成本低。

2.具有吸附效率高，吸附速度快，具有一定的稳定性，吸附剂方便回收等优点。

附图说明

图1为实施例1处理方法中磷吸附量随时间的变化；

图2为实施例2处理方法中磷吸附量随时间的变化。

具体实施方式

现结合本发明的具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅限于这些实施例。

实施例1

一种多重吸附处理低浓度含磷溶液的电化学处理方法，包括如下步骤：

1)制备吸附剂材料：按重量份数计，将1份活性炭在50份的mgcl2和fecl3摩尔比为3:1的混合溶液中超声30min，在快速搅拌下用摩尔浓度为1mol/l的naoh溶液调节溶液ph至12，将固液混合物转移至水热罐中密封，液相共沉淀反应在80℃恒温条件下保持72h后，离心得固体材料，用去离子水洗涤10次，烘干后得到mg和fe总负载量为50wt%的吸附剂材料；

2）涂覆电极：将步骤1）制备的1份吸附剂材料与0.1份的乙炔黑以及0.01份的粘结剂在玛瑙研钵中研磨均匀，加入10份的甲基吡咯烷酮调成均匀浆状，用玻璃棒均匀涂覆在泡沫镍表面，涂覆面积为10cm²，泡沫镍表面吸附剂材料的涂覆量为0.02g/cm²，置于烘箱中100℃下真空干燥过夜，得到一种可用于处理低浓度含磷溶液的电极片；

3）电吸附脱磷装置组装：电吸附处理池包括步骤2）所制备的电极片和空白阴极石墨电极片，两电极中间间隔1mm，待处理低浓度含磷10mg/l的溶液从储液罐经蠕动泵输送至电吸附处理池底部，以10ml/min的流速流经两电极中间从电吸附处理池顶部流出至储液罐，循环不间断处理6h，两电极间施加电压为1.2v。

效果：如图1所示，实施例1中的电化学处理方法对低浓度含磷溶液中磷的去除率达80%。

实施例2

一种多重吸附处理低浓度含磷溶液的电化学处理方法，包括如下步骤：

1)制备吸附剂材料：按重量份数计，将1份活性炭在30份的mgcl2和fecl3摩尔比为2:1的混合溶液中超声30min，在快速搅拌下用摩尔浓度为3mol/l的naoh溶液调节溶液ph至12，将固液混合物转移至水热罐中密封，液相共沉淀反应在80℃恒温条件下保持48h后，离心得固体材料，用去离子水洗涤6次，烘干后得到mg和fe总负载量为30wt%的吸附剂材料；

2）涂覆电极：将步骤1）制备的1份吸附剂材料与0.1份的乙炔黑以及0.05份的粘结剂在玛瑙研钵中研磨均匀，加入10份的甲基吡咯烷酮调成均匀浆状，用玻璃棒均匀涂覆在泡沫镍表面，涂覆面积为10cm²，泡沫镍表面吸附剂材料的涂覆量为0.01g/cm²，置于烘箱中100℃下真空干燥过夜，得到一种可用于处理低浓度含磷溶液的电极片；

3）电吸附脱磷装置组装：电吸附处理池包括步骤2）所制备的电极片和空白阴极石墨电极片，两电极中间间隔2mm，待处理低浓度含磷30mg/l的溶液从储液罐经蠕动泵输送至电吸附处理池底部，以30ml/min的流速流经两电极中间从电吸附处理池顶部流出至储液罐，循环不间断处理10h，两电极间施加电压为1.2v。

效果：如图2所示，实施例2中的电化学处理方法对低浓度含磷溶液中磷的去除率达99%。

以上所述仅为本发明的较佳是实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种多重吸附处理低浓度含磷溶液的电化学处理方法，其内容包括：通过液相共沉淀法将镁铁双金属氢氧化物分散生长在活性炭表面制得吸附剂材料，采用电极涂覆技术将吸附剂材料、乙炔黑以及粘结剂均匀涂覆于泡沫镍表面，组装脱磷装置电吸附脱磷。本发明提供了一种多重吸附处理低浓度含磷溶液的电化学处理方法，与现有的富营养化水体脱磷工艺相比具有脱磷彻底和吸附剂回收方便等优点，有望解决目前低浓度含磷溶液难以彻底处理的问题。

技术研发人员：叶卓亮;祝恩皓;王梦瑶;肖玲玲
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2018.09.28
技术公布日：2019.01.18