一种用絮凝剂（PAC）制作的除磷树脂材料的制备方法与流程

本发明属于污染防治技术领域，具体地说，本发明涉及一种用絮凝剂(pac)制作的除磷树脂材料的制备方法。

背景技术：

随着人口的增长和经济的发展，人类排入河流的污染物越来越多。由于化肥和农药大量无节制使用，以及乡镇企业就地无序排放污水，大面积水土流失、降雨冲刷地表污染物等对河流产生了严重污染。水体富营养化就是因为含磷生活污水和工业废水排入江河湖泊中，水体营养物质负荷增加，从而导致水体中藻类和水生植物的异常繁殖，使得水体溶解氧量下降，水质恶化，造成水体生态平衡破坏的现象。

常见的生物法除磷主要利用聚磷细菌在好氧条件下的“过量”摄磷作用，停留时间长，占地面积大，处理效果不稳定，对天气温度条件、进水bod/tp比值、环境温度、ph值、溶解氧等因素都会对除磷效果产生影响；对有机物浓度依赖性很强；而且单独的生物处理工艺往往难以达到tp<0.5mg/l的排放要求，且不能进行磷回收。

离子交换吸附法作为一种选择吸附技术在污水和水处理领域有着广泛的应用，所需停留时间短，设备简单，且生物法除磷不能达到回收磷的目的，而离子交换选择吸附法在一定程度上弥补了以上方法的不足，几乎不产生污泥并可通过富集磷实现磷的回收，处理效果稳定，对低浓度污水有很好处理效果等优点。普通阴离子交换树脂材料可以和水中的所有阴离子：磷酸根、氯离子和硫酸根等进行交换，对单一离子并不具有选择吸附性，在污水中有其他高浓度离子的时候，普通阴离子交换树脂对特定的单一离子的吸附容量会大大降低。

为了进一步提高除磷树脂材料的选择吸附能力，降低制作成本，研发新型除磷材料的制作方法是其关键所在。因此，提出了一种絮凝剂pac制作的除磷树脂材料的制备方法，充分利用纯度不高的絮凝剂(pac)中所含铝及铁金属元素，并将两种金属的氧化物沉淀纳米颗粒镶嵌在阴离子交换树脂中，利用树脂电荷力和内嵌金属氧化物纳米颗粒与磷离子的化学键合，对水体的磷进行高效选择性吸附。

技术实现要素：

本发明提供一种用絮凝剂(pac)制作的除磷树脂材料的制备方法，将黄色絮凝剂(pac)溶液中存在的铁和铝元素沉淀成纳米氧化物颗粒负载到树脂上加强树脂对配合物阴离子，如磷离子等，吸附效果，有效形成在普通阴离子交换树脂中负载铁铝纳米颗粒的除磷树脂材料，得到一种絮凝剂pac制作的除磷树脂材料。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用絮凝剂(pac)制作的除磷树脂材料的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)阴离子交换树脂材料预处理清洗，采用去离子水冲洗。

(2)按照质量比称取步骤(1)中的树脂，再加入8％～10％的絮凝剂pac溶液混合，所述树脂与黄色pac溶液，均匀搅拌3～4小时得到混合物；

(3)完成步骤(2)后，将步骤(2)中所述pac溶液放尽，再加入1％～2％的naoh溶液于树脂中，混合，均匀搅拌2～3小时后得混合物；

(4)完成步骤(3)后，将步骤(3)中所述1％～2％的naoh溶液放尽，然后用非极性溶剂清洗树脂，对清洗后的树脂烘干以及室温冷却，得到一种絮凝剂pac处理的除磷树脂材料。

优选的，所述步骤(4)中所述非极性溶剂为乙醇溶剂。

优选的，所述步骤(4)中对用乙醇溶剂清洗后的树脂采用恒温干燥箱烘干，干燥温度设置为30～40℃。

优选的，所述原材料树脂为大孔型聚苯乙烯阴离子交换树脂材料。

优选的，所述絮凝剂为聚合氯化铝，三氧化铝含量25％～35％。

采用以上技术方案的有益效果是：

1.可以有效水中的磷，即使是低浓度的磷也可以选择性吸附，在高浓度离子背景下也可以有效选择性吸附处理1ppm左右的磷，出水磷含量达到二类水指标。

2.采用本发明所述的絮凝剂pac处理的除磷树脂材料，其选择吸附性效果好，对磷离子的吸附容量会大大提高。富集的磷可通过材料再生生成高纯度磷肥，材料的有效再生，使材料可以循环可持续利用。

3.成本及操作简单，絮凝剂在工业界有着非常广泛的应用，价格低廉，可以很容易获得，制作工艺简单，极大降低了成本。

以上优点将极大有利于降低絮凝剂pac处理的除磷树脂材料的生产成本以及保证材料质量，有利于材料的大规模生产以及在水处理领域的应用。

附图说明：

图1为pac溶液中金属含量分析结果示意图；

图2为原材料树脂和本发明制备的絮凝剂pac处理的树脂材料除磷的效果对比示意图；

图3为原材料树脂和本发明制备的絮凝剂pac处理的树脂材料在300ppmnacl背景中处理磷的效果对比示意图；

图4为为本发明制备的絮凝剂pac处理的除磷树脂材料的扫描电镜(sem)图；

图5为为本发明制备的絮凝剂pac处理的除磷树脂材料的能谱分析(edx)元素分析示意图；

图6为本发明制备的絮凝剂pac处理的除磷树脂材料的能谱分析(edx)图谱。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

具体实施例1：

如图1至图6所示，本发明是一种用絮凝剂(pac)制作的除磷树脂材料的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)阴离子交换树脂材料预处理清洗，采用去离子水冲洗。

(2)按照质量比称取步骤(1)中的树脂，再加入8％～10％的絮凝剂pac溶液混合，所述树脂与黄色pac溶液，均匀搅拌3～4小时得到混合物；

(3)完成步骤(2)后，将步骤(2)中所述pac溶液放尽，再加入1％～2％的naoh溶液于树脂中，混合，均匀搅拌2～3小时后得混合物；

(4)完成步骤(3)后，将步骤(3)中所述1％～2％的naoh溶液放尽，然后用非极性溶剂清洗树脂，对清洗后的树脂烘干以及室温冷却，得到一种絮凝剂pac处理的除磷树脂材料。

所述步骤(4)中所述非极性溶剂为乙醇溶剂。

所述步骤(4)中对用乙醇溶剂清洗后的树脂采用恒温干燥箱烘干，干燥温度设置为30～40℃。

所述原材料树脂为大孔型聚苯乙烯阴离子交换树脂材料。

所述絮凝剂为聚合氯化铝，三氧化铝含量25％～35％。

可以有效水中的磷，即使是低浓度的磷也可以选择性吸附，在高浓度离子背景下也可以有效选择性吸附处理1ppm左右的磷，出水磷含量达到二类水指标。

采用本发明所述的絮凝剂pac处理的除磷树脂材料，其选择吸附性效果好，对磷离子的吸附容量会大大提高。富集的磷可通过材料再生生成高纯度磷肥，材料的有效再生，使材料可以循环可持续利用。

具体实施例2：

如图1至图6所示，本发明是一种用絮凝剂(pac)制作的除磷树脂材料的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)阴离子交换树脂材料预处理清洗，采用去离子水冲洗。

(2)按照质量比称取步骤(1)中的树脂，再加入10％的絮凝剂pac溶液混合，所述树脂与黄色pac溶液，均匀搅拌3～4h得到混合物；

(3)完成步骤(2)后，将步骤(2)中所述pac溶液放尽，再加入1％的naoh溶液于树脂中，混合，均匀搅拌2～3h后得混合物；

(4)完成步骤(3)后，将步骤(3)中所述1％的naoh溶液放尽，然后用乙醇溶剂清洗树脂，烘干，室温冷却，得到一种絮凝剂pac处理的除磷树脂材料。

所述步骤(4)中所述非极性溶剂为乙醇溶剂。

所述步骤(4)中对用乙醇溶剂清洗后的树脂采用恒温干燥箱烘干，干燥温度设置为30～40℃。

所述原材料树脂为大孔型聚苯乙烯阴离子交换树脂材料。

所述絮凝剂为聚合氯化铝，三氧化铝含量30％。

具体实施例1相对具体实施例二来说，实用性更广，具体实施例1相对具体实施例二来说，除磷效果更好。

以下用对比例对具体工作方式进行阐述：

对比例1：

吸附实验条件为：称取0.5g制备好的用10％絮凝剂pac(黄色，氧化铝含量30％左右)处理的除磷树脂材料加入到含有20ppm的总磷的溶液中，体积500ml，搅拌120min，分别在2、5、10、20、40、60、120min取样，用钼酸铵分光光度法测总磷浓度，计算得到120min时总磷的去除率为96.07％。

对比例2：

吸附实验条件为：称取0.5g制备好的用10％絮凝剂pac处理的除磷树脂材料加入到含有5ppm的总磷的溶液中，体积500ml，搅拌120min，分别在2、5、10、20、40、60、120min取样，用钼酸铵分光光度法测总磷浓度，计算得到120min时总磷的去除率为98％。

对比例3：

吸附实验条件为：称取0.5g制备好的用8％絮凝剂pac处理的除磷树脂材料加入到含有20ppm的总磷的溶液中，体积500ml，搅拌120min，分别在2、5、10、20、40、60、120min取样，用钼酸铵分光光度法测总磷浓度，计算得到120min时总磷的去除率为92.40％。

对比例4：

吸附实验条件为：称取0.5g制备好的用8％絮凝剂pac处理的除磷树脂材料加入到含有5ppm的总磷的溶液中，体积500ml，搅拌120min，分别在2、5、10、20、40、60、120min取样，用钼酸铵分光光度法测总磷浓度，计算得到120min时总磷的去除率为95.02％。

对比例1～对比例4的对比结果，絮凝剂浓度越高，除磷效果越好。

材料制备及在不同高浓度离子背景溶液下的除磷效果：

对比例5：

一种絮凝剂pac处理的除磷树脂材料

吸附实验条件为：称取0.5g制备好的用10％絮凝剂pac处理的除磷树脂材料加入到含有20ppm的总磷，氯化钠300ppm的溶液中，体积500ml，搅拌120min，分别在2、5、10、20、40、60、120min取样，用钼酸铵分光光度法测总磷浓度，计算得到总磷的去除率分别为61.21％。

对比例6：

吸附实验条件为：称取0.5g制备好的用10％絮凝剂pac处理的除磷树脂材料加入到含有5ppm的总磷，氯化钠300ppm的溶液中，体积500ml，搅拌120min，分别在2、5、10、20、40、60、120min取样，用钼酸铵分光光度法测总磷浓度，计算得到总磷的去除率分别为60.24％。

对比例7：

吸附实验条件为：称取0.5g制备好的用8％絮凝剂pac处理的除磷树脂材料加入到含有20ppm的总磷，氯化钠300ppm的溶液中，体积500ml，搅拌120min，分别在2、5、10、20、40、60、120min取样，用钼酸铵分光光度法测总磷浓度，计算得到总磷的去除率分别为59.07％。

对比例8：

吸附实验条件为：称取0.5g制备好的用8％絮凝剂pac处理的除磷树脂材料加入到含有5ppm的总磷，氯化钠300ppm的溶液中，体积500ml，搅拌120min，分别在2、5、10、20、40、60、120min取样，用钼酸铵分光光度法测总磷浓度，计算得到总磷的去除率分别为58.24％。

对比例5～对比例8的对比结果，模拟外界环境的氯离子浓度较高条件，絮凝剂依旧较高的去除率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。