一种改性磷酸盐吸附剂的制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理净化技术领域，具体涉及一种改性磷酸盐吸附剂的制备方法及其在水处理领域的应用。
【背景技术】
[0002]磷是水体生物所需要的一种限制性营养元素，随着我国现代化建设和经济迅速发展，磷酸盐的使用已经涉足我们生活的方方面面，其作为重要的食品配料和功能添加剂被广泛用于食品加工，洗涤剂和化肥中。但随之而来的过度排放问题容易滋生有机物，比如藻类，细菌，从而引发的水体富营养化问题。现在水体中的磷的主要来源主要集中在排放的生活污水、工业废水，以及经排水管道排放的城市降雨径流，另外，还来源于非法倾倒的城镇垃圾和工业废弃物，农田地表径流以及禽类养殖废水等。
[0003]目前除磷的方法主要有生物降解法、化学沉淀法和吸附法，其中吸附法因去除效率高、易于操作、可回收磷资源和能再生等优点，逐渐受到人们的关注。
[0004]凹凸棒土是一种具有独特的层链状结构特征的含水镁铝硅酸盐粘土矿物，资源丰富，是一种天然的纳米材料，含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，具有耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质、较高的吸附脱色和离子交换等能力。
[0005]尽管目前已有众多使用吸附剂用于水体磷酸盐处理的研宄，但多数都存在着很大的缺点，如公开号为CN103495390A的发明专利公开了一种氧化锆改性活性炭去磷酸盐吸附剂及其制备方法，该吸附剂由下列重量份的原料制成:活性炭100-120、正丙醇锆3-4、三聚磷酸钠5-6、海藻酸钠3-4、聚对苯二甲酸乙二醇酯1-2、十八烷基三甲基氯化铵3-4、改性凹凸棒土 8-10、水适量。所制得的活性炭吸附剂对磷酸盐有较好的吸附性能，但制备方法复杂O
[0006]公开号为CN102941063B的发明专利公开了一种氧化锆改性的碳纳米管吸附去除水体中磷酸盐的方法，该方法将预处理后的碳纳米管超声分散在氧氯化锆溶液中，采用水热合成法对碳纳米管进行氧化锆改性，制备氧化锆改性的碳纳米管；将氧化锆改性的碳纳米管加入到含磷酸盐水体中，吸附去除水体中的磷酸盐。其对磷酸盐具有良好的去除效果，耐酸碱，吸附耗时短，处理效率高，但也存在吸附处理效果、吸附量较低的问题。
[0007]公开号为CN102380350A的发明专利公开了一种轻基磷灰石改性蛋壳吸附剂材料去除和回收废水中磷酸盐的方法，该专利使用羟基磷灰石改性蛋壳作为吸附剂去除废水中磷酸盐。其使用蛋壳为基础原料废物利用于废水磷酸盐的处理，具有材料来源广、废物利用、无污染绿色环保等特点，但制备方法复杂。
[0008]为了克服这些不足，本发明选用具有广泛应用前景、较大表面积、机械强度高和化学稳定性良好的凹凸棒土，使用聚合氯化铝对其进行改性，用于重金属和印染废水的吸附处理。
【发明内容】
[0009]要解决的技术问题:针对现有技术中的不足，本发明的提供了一种用于水处理净化的改性凹凸棒土磷酸盐吸附剂及其制备方法。
[0010]技术方案:改性磷酸盐吸附剂的制备方法，包括如下步骤:1，氢氧化钾预处理凹凸棒土 ；2，聚合氯化铝改性；3，成型。
[0011]具体的步骤为:
[0012]步骤一，将凹凸棒土加入氢氧化钾溶液中，反应0.5?3h后，离心去除上清液，在200?400°C下，于氮气环境中烧制3?12h，然后自然冷却，粉碎，得凹凸棒土粉末；
[0013]步骤二，将步骤一所得凹凸棒土粉末在400?600°C下灼烧30?60min后取出，喷洒聚合氯化铝溶液，然后于200?400°C下再次灼烧3?12小时，得改性凹凸棒土粉末；
[0014]步骤三，将步骤二所得改性凹凸棒土粉末研磨，即得所述改性磷酸盐吸附剂。
[0015]更具体的，本发明所述的制备方法为:
[0016]步骤一，将凹凸棒土加入0.1?2mol/L氢氧化钾溶液中，使得凹凸棒土和氢氧化钾质量体积比为0.1?0.5g/ml，室温搅拌反应0.5?3h，后离心分离，将沉淀物于氮气环境中以25?50°C /min的速率升温至200?400°C烧制3?12h后自然冷却，粉碎，得凹凸棒土粉末；
[0017]所述粉末的粒径为40?200目。
[0018]所述的氢氧化钾溶液浓度优选为0.5mol/L。
[0019]步骤二，将步骤一所得凹凸棒土粉末投入马弗炉400?600 °C高温灼烧，灼烧时间设定为30?60min，取出后立即均匀喷洒浓度为10?100mg/L的聚合氯化铝溶液，使得凹凸棒土粉末与所喷洒聚合氯化铝溶液的质量体积比为0.02?0.lg/ml，并于200?400°C下再次灼烧3?12小时，得改性凹凸棒土粉末；
[0020]聚合氯化铝溶液的浓度优选为50mg/L。
[0021]步骤三，将步骤二所得改性凹凸棒土粉末研磨，即得所述改性磷酸盐吸附剂。
[0022]利用上述制备方法制备得到的改性磷酸盐吸附剂。
[0023]利用上述制备方法制备得到的改性磷酸盐吸附剂在水处理净化中的应用。尤其是对于磷酸盐的去除。
[0024]有益效果:本发明使用氢氧化钾和聚合氯化铝对其进行改性，充分地利用了凹凸棒土本身的特点，得到对磷酸盐有优异吸附效果的改性凹凸棒土吸附剂。经研宄发现通过本方法改性的凹凸棒土磷酸盐吸附剂去除废水中磷酸盐的能力远高于未经改性的凹凸棒土，去除率达90%以上，且凹凸棒土矿产丰富、成本低廉，本发明制备方法简单易行，在废水磷酸盐处理领域具有非常广阔的应用前景。
【具体实施方式】
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[0025]以下结合实施例对本发明做进一步说明，本发明中未特别说明的原料和仪器，均可通过市购获得。
[0026]实施例1
[0027]将凹凸棒土加入0.1?2mol/L氢氧化钾溶液中，使得投加的质量体积比为0.25g/ml，室温搅拌反应1.5h，后离心去除上清液，升温至300°C，于氮气环境中烧制，升温速度为500C /min，烧制时间为3h，后于氮气环境中自然冷却，粉碎，得凹凸棒土粉末；
[0028]将上述所得凹凸棒土粉末投入马弗炉600°C高温灼烧，灼烧时间设定为30min，而后迅速取出，均匀喷洒1mL浓度为25mg/L的聚合氯化铝溶液，使得凹凸棒土粉末与所喷洒聚合氯化铝溶液的质量体积比为0.02g/ml，并于400°C下再次灼烧3小时，得改性凹凸棒土粉末；
[0029]将上述所得改性凹凸棒土粉末研磨，即得所述改性磷酸盐吸附剂。
[0030]取0.1g上述改性方法制备的改性磷酸盐吸附剂，置于50mL浓度为30mg/L的磷酸二氢钾溶液中，然后在室温下恒温振荡30min，转速为160rpm，反应结束后离心固液分离，采用钼锑抗比色法测得滤液中的磷酸盐浓度。试验结果发现该改性条件下的改性磷酸盐吸附剂对溶液中磷酸盐的去除率为86.6%o这说明通过该改性方法所得的改性磷酸盐吸附剂对废水中磷酸盐具有很好的去除效果。
[0031]实施例2
[0032]将凹凸棒土加入0.5mol/L氢氧化钾溶液中，使得投加的质量体积比为0.14g/ml，室温搅拌反应0.5h，后离心去除上清液，升温至200°C，于氮气环境中烧制，升温速度为250C /min，烧制时间为6h，后于氮气环境中自然冷却，粉碎，得凹凸棒土粉末；
[0033]将上述所得凹凸棒土粉末投入马弗炉400°C高温灼烧，灼烧时间设定为30min，而后迅速取出，均匀喷洒25mL浓度为100mg/L的聚合氯化铝溶液，使得凹凸棒土粉末与所喷洒聚合氯化铝溶液的质量体积比为0.lg/ml，并于200°C下再次灼烧6小时，得改性凹凸棒土粉末；
[0034]将上述所得改性凹凸棒土粉末研磨，即得所述改性磷酸盐吸附剂。
[0035]取0.1g上述改性方法制备的改性磷酸盐吸附剂，置于50mL浓度为30mg/L的磷酸二氢钾溶液中，然后在室温下恒温振荡30min，转速为160rpm，反应结束后离心固液分离，采用钼锑抗比色法测得滤液中的磷酸盐浓度。试验结果发现该改性条件下的改性改性吸附剂对溶液中磷酸盐的去除率为92.7%。这说明