一种无害化固体废料及其制备方法与流程

本发明涉及环境保护，具体涉及一种无害化固体废料及其制备方法。

背景技术：

1、磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的大宗工业废弃物，每生产1吨磷酸就会产生4.5-5吨磷石膏。目前磷石膏多以土地堆存为主，即利用工程的原理建造磷石膏渣场。然而，磷石膏进行土地堆存不仅会占用大量土地，也会给环境带来巨大的威胁。例如，磷石膏在长期露天堆放的过程中会受日晒、雨淋、风化、分解等作用而形成以磷酸为主的强酸性废水，并携带其他离解出来的各种有害成分渗透到地下，最终导致土壤、地表水及浅层地下水的淋溶污染，因此有必要寻求磷石膏的合理无害化处理途径，以实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用。

2、磷石膏中含有磷、氟、重金属、有机污染物等污染物，其中磷是主要污染物，磷石膏中磷可分为无机磷和有机磷，其中无机磷可分为易溶态磷、al-p(磷酸铝盐)、fe-p(磷酸铁盐)、ca-p(磷酸钙盐)和o-p(闭蓄态磷)。磷的多种形态导致了磷石膏中磷的不断转化，目前现有的水洗、石灰中和、有机物浮选、高温煅烧只能去除磷石膏中部分形态的磷，限制了磷石膏的资源化利用。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术只能去除磷石膏中部分形态的磷的缺陷，从而提供解决上述问题的一种无害化固体废料及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种无害化固体废料的制备方法，包括：对磷石膏进行酸浸泡处理，固液分离得到滤液一和滤渣一，再对滤渣一进行碱浸泡处理并加入过硫酸盐进行氧化处理，固液分离得到滤液二和无害化固体废料，再将滤液一和滤液二混合得到混合滤液，最后采用吸附剂对混合滤液中磷进行吸附回收。

4、优选的，所述酸为有机酸；所述有机酸为草酸或/和柠檬酸；所述酸的浓度为0.01-0.05mol/l；

5、和/或，所述碱为氢氧化钠或/和氢氧化钾；所述碱的浓度为0.01-0.05mol/l；

6、和/或，所述过硫酸盐为过硫酸钠或/和过硫酸钾。

7、优选的，所述酸浸泡处理的温度为30-40℃，时长为10-30min；

8、和/或，所述碱浸泡处理的温度为40-60℃；时长为10-30min。

9、优选的，所述磷石膏与过硫酸盐的质量比为(20-100)：1。

10、优选的，所述混合滤液的ph为6-10；

11、和/或，所述吸附剂与混合滤液的质量比为1：100。

12、优选的，所述吸附剂为la/al/cs水凝胶珠；

13、所述la/al/cs水凝胶珠的制备过程包括：将镧盐和铝盐溶于溶剂制成混合溶液，再加入沉淀剂进行水热反应制得la/al复合材料，最后采用包埋剂进行包埋处理制得。

14、优选的，所述混合溶液中，所述镧盐的浓度为50-100g/l；所述铝盐的浓度为50-100g/l；

15、和/或，所述镧盐为硝酸镧；

16、和/或，所述铝盐为氯化铝；

17、和/或，所述溶剂为水；

18、和/或，所述沉淀剂为碱；所述碱的浓度为0.5mol/l；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种；

19、和/或，所述沉淀剂与混合溶液的体积比为1：1；

20、和/或，所述包埋剂为天然高分子材料；所述天然高分子材料为花生壳、椰壳、木屑、秸秆中的至少一种；所述天然高分子材料为预处理后的天然纤维素；所述预处理为：将天然高分子材料进行粉碎、过筛处理，再经过碱浸泡；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述碱的浓度为20-50g/l；所述碱浸泡时长≥90min；所述碱浸泡后还进行过滤、水洗、烘干处理。

21、优选的，所述包埋处理的过程为：将预处理后的天然高分子材料溶于离子液体中制得天然高分子材料溶液，再加入戊二醛、la/al复合材料，然后水浴搅拌制备水凝胶溶液，最后采用蠕动泵将水凝胶溶液滴加到水中，在室温下依次进行静置、过滤、洗涤、冻干处理，得到la/al/cs水凝胶珠；

22、所述天然高分子材料溶液的浓度为0.1g/ml；

23、所述天然高分子材料与戊二醛、la/al复合材料的质量比为1：0.1：1；

24、所述水浴的温度为100℃，时长为2h；

25、所述离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐或1-丁基-3-甲基咪唑氯盐；

26、优选的，所述水热反应的温度为80℃，时长为12h。

27、优选的，所述la/al/cs水凝胶珠吸附磷后采用洗脱液进行洗脱处理；

28、所述洗脱液为氢氧化钠或/和氢氧化钾；

29、所述洗脱液的浓度为1-2mol/l；

30、所述la/al/cs水凝胶珠与洗脱液的质量比为1：10；

31、所述洗脱处理的时长为1h；

32、所述洗脱处理后还采用水进行洗涤。

33、本发明还提供一种无害化固体废料，其由上述的无害化固体废料的制备方法制备得到。

34、本发明技术方案，具有如下优点：

35、1.一种无害化固体废料的制备方法，包括：对磷石膏进行酸浸泡处理，固液分离得到滤液一和滤渣一，再对滤渣一进行碱浸泡处理并加入过硫酸盐进行氧化处理，固液分离得到滤液二和无害化固体废料，再将滤液一和滤液二混合得到混合滤液，最后采用吸附剂对混合滤液中磷进行吸附回收。在本发明中，酸浸泡处理可以有效破坏磷石膏中的晶格结构，从而释放出共晶磷，并把易溶态磷、ca-p(磷酸钙盐)中磷有效脱除；碱浸泡处理可以释放al-p(磷酸铝盐)、fe-p(磷酸铁盐)中的磷；在碱浸泡处理的同时加入过硫酸盐，可将磷石膏中有机磷氧化为无机磷并将o-p(闭蓄态磷)释放进而伴随碱液实现脱除；通过本发明不仅可以实现磷石膏中无机磷和有机磷的有效脱除，而且也能够脱除磷石膏中的氟离子、重金属离子和有机污染物，实现了磷石膏的无害化处理；滤液一和滤液二混合不仅可以中和滤液的酸碱性，无需采用中和酸/碱进行处理，而且有利于吸附剂对滤液中的磷酸根的选择性吸附。

36、2.本发明采用的la/al/cs水凝胶珠，其对磷酸根具有高选择吸附性，受到其他竞争阴离子影响较小，而且具有高再生性能，经过5次吸附解析后对磷酸根的吸附容量仍能达到初始吸附容量的74.3％。

技术特征：

1.一种无害化固体废料的制备方法，其特征在于，包括：对磷石膏进行酸浸泡处理，固液分离得到滤液一和滤渣一，再对滤渣一进行碱浸泡处理并加入过硫酸盐进行氧化处理，固液分离得到滤液二和无害化固体废料，再将滤液一和滤液二混合得到混合滤液，最后采用吸附剂对混合滤液中磷进行吸附回收。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸为有机酸；所述有机酸为草酸或/和柠檬酸；所述酸的浓度为0.01-0.05mol/l；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述酸浸泡处理的温度为30-40℃，时长为10-30min；

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述磷石膏与过硫酸盐的质量比为(20-100)：1。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合滤液的ph为6-10；

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述吸附剂为la/al/cs水凝胶珠；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中，所述镧盐的浓度为50-100g/l；所述铝盐的浓度为50-100g/l；

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为80℃，时长为12h。

9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述la/al/cs水凝胶珠吸附磷后采用洗脱液进行洗脱处理；

10.一种无害化固体废料，其特征在于，其由上述权利要求1-9任一项所述的无害化固体废料的制备方法制备得到。

技术总结
本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种无害化固体废料及其制备方法。一种无害化固体废料的制备方法，包括：对磷石膏进行酸浸泡处理，固液分离得到滤液一和滤渣一，再对滤渣一进行碱浸泡处理并加入过硫酸盐进行氧化处理，固液分离得到滤液二和无害化固体废料，再将滤液一和滤液二混合得到混合滤液，最后采用吸附剂对混合滤液中磷进行吸附回收。本发明不仅能够实现磷石膏中无机磷和有机磷的有效脱除，而且也能够脱除磷石膏中的氟离子、重金属离子和有机污染物，实现了磷石膏的无害化处理。

技术研发人员：原波,李博,熊静,康绍果,韦云霄,李书鹏,刘鹏,郭丽莉
受保护的技术使用者：北京建工环境修复股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14