一种低品位轻烧粉酸浸工艺中矿渣直接合成磷吸附剂方法

文档序号:24658211发布日期:2021-04-13 21:44阅读:100来源:国知局

1.本发明属于吸附剂材料领域,特别涉及一种低品位轻烧粉酸浸工艺中矿渣直接合成磷吸附剂方法。


背景技术:

2.随着世界人口不断增加,粮食增产而使用大量肥料所产生的环境水体污染日益严峻,当水体中磷元素增加至0.2mg/l,水体变会富营养化,水体中植物失控生长,造成鱼类及其他生物大量死亡。因此,有效分离水体中磷元素对于全世界人民粮食安全至关重要。同时,低品位菱镁矿中含有大量的镁、钙、铁、锰等元素,是植物生长必要的微量元素,酸浸后的菱镁矿产生大量矿渣,可作为建筑材料或肥料使用。
3.目前,现有水体磷元素处理方法包括,沉淀,吸附,膜分离等技术,其中,吸附法具有易分离,成本低等优势被广泛地应用。常见的吸附剂方式包括物理吸附、化学吸附,物理吸附以活性炭、氧化铝、硅藻土、膨润土等吸附材料,化学吸附包括高比表面积氧化镁、水滑石、氧化钙等。物理吸附通常通过吸附剂材料表面范德华力、氢键实现物理吸附,存在吸附能力不高等问题。化学吸附,通过高比表面积吸附剂与污染因子发生化学作用,实现定向吸附,其吸附效果与材料比表面积、反应活性息息相关。
4.近年来,复合吸附剂受到协同效应影响会使吸附效果远大于两者加和,一些研究人员将矿物质、生物质炭作为载体负载活性金属提升吸附性能,而这些载体的成本相对较高限制了其发展。基于上述问题,本发明提出一种低品位轻烧粉酸浸工艺中矿渣直接合成磷吸附剂的方法,利用酸浸后菱镁矿矿渣作为载体,直接负载酸浸盐溶液,进一步干燥、热解得到高效磷吸附剂,吸附后的吸附剂可作为复合肥料使用,可实现磷资源的再利用。该技术工艺简单,适合于工业化生产。


技术实现要素:

5.一种低品位轻烧粉酸浸工艺中矿渣直接合成磷吸附剂方法,其特征在于:所述的复合吸附剂,包含矿物废渣载体和活性金属氧化物,所述的复合吸附剂制备方法如下:(1)浸出:低品位轻烧粉用酸溶液浸出,控制ph=5~8,过滤出废渣,将部分酸浸液与废渣混合,混合物在60~200℃内烘干箱内干燥除去水分,得到前驱体备用。
6.(2)热解:得到前驱体放入500~900℃高温炉中进行高温处理1~6小时,得到磷吸附剂;所述的酸溶液为硝酸、硫酸、盐酸的任意一种或两种混合。
7.所述的浸出液与矿渣质量比为镁元素:矿渣=1~6:20,优选的为4:20。本发明的有益效果
8.本发明研制的一种低品位轻烧粉酸浸工艺中矿渣直接合成磷吸附剂的方法,解决了低品位菱镁矿中金属含量多,杂质多、矿渣多的问题,同时基于低品位菱镁矿中杂质是农
作物生长重要物质,将其设计为吸附前用作吸附剂,吸附后用作肥料,可实现废水中磷在肥料领域中的再利用。
9.附图说明:
10.图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
11.下面通过实施例进一步阐述本发明,本实施例不会对本发明构成限制。本发明中的技术方案列举的工艺参数的上下线取值、区间都能实现本发明要求的产品。实施例1(1)浸渍:用盐酸溶液与低品位菱镁矿粉反应,控制ph=7,将矿渣与部分酸浸后盐溶液混合,浸出液与矿渣质量比为镁元素:矿渣=4:20,混合物进一步在120℃内烘干箱内干燥除去水分,得到前驱体备用;(3)热解:得到前驱体放入700℃气氛炉中进行高温处理1小时,得到磷吸附剂;取0.1g磷吸附剂用于吸附300 mg/l、200 ml的含磷酸二氢钾溶液吸附,磷酸二氢钾吸附能力为383mg p/g,吸附后吸附剂过滤、干燥再施用于大豆作物中,与施加鸡粪作为肥料的大豆作物进行对比,施加本吸附剂的复合肥大豆产量提升了6.2%。实施例2(1)浸渍:用盐酸溶液与低品位菱镁矿粉反应,控制ph=7.5,将矿渣与部分酸浸后盐溶液混合,浸出液与矿渣质量比为镁元素:矿渣=3.5:20,混合物进一步在150℃内烘干箱内干燥除去水分,得到前驱体备用。(3)热解:得到前驱体放入600℃气氛炉中进行高温处理2小时,得到磷吸附剂;取0.1g磷吸附剂用于吸附400 mg/l、200 ml的含磷酸二氢钾溶液吸附,磷酸二氢钾吸附能力为591mg p/g,吸附后吸附剂过滤、干燥再施用于大豆作物中,与施加鸡粪作为肥料的大豆作物进行对比,施加本吸附剂的复合肥大豆产量提升了9.4%。实施例3(1)浸渍:用盐酸溶液与低品位菱镁矿粉反应,控制ph=6,将矿渣与部分酸浸后盐溶液混合,浸出液与矿渣质量比为镁元素:矿渣=3:20,混合物进一步在120℃内烘干箱内干燥除去水分,得到前驱体备用;(3)热解:得到前驱体放入800℃气氛炉中进行高温处理1小时,得到磷吸附剂;取0.1g磷吸附剂用于吸附400 mg/l、200 ml的含磷酸二氢钾溶液吸附,磷酸二氢钾吸附能力为641mg p/g,吸附后吸附剂过滤、干燥再施用于大豆作物中,与施加鸡粪作为肥料的大豆作物进行对比,施加本吸附剂的复合肥大豆产量提升了14%。
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