本發(fā)明屬于水體除磷，具體涉及一種礦井廢水除磷處理系統(tǒng)及除磷方法。

背景技術(shù)：

1、隨著礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開采，礦井廢水的排放量日益增多，其中，在眾多礦井廢水的特性中，磷含量過高已成為一個顯著且亟待解決的問題，若不對礦井廢水進(jìn)行除磷后再排放，毫無疑問將會對整個生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，基于此，許多水體除磷技術(shù)已經(jīng)被大量應(yīng)用到礦井廢水的除磷過程，例如通過加入吸附劑進(jìn)行除磷，不過，現(xiàn)有的吸附劑仍存在一定的弊端限制其實際的應(yīng)用效果，這是因為一方面往往這些吸附劑其粒徑小，容易懸浮在水體當(dāng)中，難以實現(xiàn)除磷后的固液分離，不好進(jìn)行回收，另一方面則是為了增強除磷效果，這些吸附劑大多都經(jīng)過鑭的改性，但由于實際的礦井廢水其成分復(fù)雜、多變，呈酸性性質(zhì)更是占據(jù)了一大部分，因此，這就導(dǎo)致經(jīng)過鑭改性的吸附劑的使用范圍受限，鑭極易在酸性環(huán)境下發(fā)生溶出，即產(chǎn)生二次金屬污染，最終得不償失。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種礦井廢水除磷處理系統(tǒng)及除磷方法，本發(fā)明創(chuàng)造性地以九水硝酸鐵和六水三氯化鐵作為鐵源，葡萄糖作為碳源兼還原劑，尿素作為堿源，基于水熱合成法，合成核為四氧化三鐵、殼為碳層的顆粒材料，接著先利用過氧化氫水溶液對其進(jìn)一步進(jìn)行氧化處理，構(gòu)筑更多的含氧基團，然后加入氯化鑭進(jìn)行鑭的摻雜，得到金屬鑭改性材料，最后再依次經(jīng)過聚多巴胺和氨基硅烷偶聯(lián)劑的表面修飾后即制備出一種除磷劑，使其在設(shè)置有電磁鐵的除磷處理系統(tǒng)中對礦井廢水進(jìn)行除磷時，只需簡單的磁吸處理，即能實現(xiàn)除磷劑的分離、回收，同時，即使面對酸性較強的礦井廢水，除磷劑中的金屬鑭依然溶出較少，除磷效果非常好。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種礦井廢水除磷處理系統(tǒng)，所述礦井廢水除磷處理系統(tǒng)包括反應(yīng)池和排水池；所述反應(yīng)池的頂部設(shè)置有第一入水口；所述反應(yīng)池的側(cè)部設(shè)置有排水口；所述反應(yīng)池的底部設(shè)置有電磁鐵；所述反應(yīng)池的內(nèi)部設(shè)置有攪拌裝置；所述排水池的頂部設(shè)置有第二入水口；所述排水口和所述第二入水口通過管道連接；所述管道設(shè)置有管道泵。

4、一種基于所述礦井廢水除磷處理系統(tǒng)的除磷方法，所述除磷方法包括以下步驟：

5、(1)將礦井廢水和除磷劑依次通過所述第一入水口加入至所述反應(yīng)池內(nèi)，開啟所述攪拌裝置進(jìn)行除磷，關(guān)閉所述攪拌裝置，開啟所述電磁鐵進(jìn)行磁吸，開啟所述管道泵將所述反應(yīng)池內(nèi)的液體泵入至所述排水池內(nèi)。

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述礦井廢水和所述除磷劑的重量比為100:2-3。

7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述除磷劑通過以下步驟進(jìn)行制備：

8、步驟a：將去離子水、九水硝酸鐵、六水三氯化鐵、葡萄糖和尿素按重量比為30-40:3:1.5-2:2-2.2:6-7在常溫下攪拌5-10min混合，然后在180-185℃下水熱反應(yīng)12-16h，自然冷卻至室溫，抽濾，取濾渣，利用去離子水洗滌，最后在40-60℃下真空干燥直至恒重，得到組分a；

9、步驟b：將過氧化氫水溶液和組分a按重量比為80-100:8-10在40-45℃下攪拌1h，抽濾，取濾渣，利用去離子水洗滌，最后在40-60℃下真空干燥直至恒重，得到組分b；

10、步驟c：將去離子水、氯化鑭和組分b按重量比為60:1:0.1-0.2在常溫下超聲中攪拌5-10min混合，利用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph至9-10，接著繼續(xù)攪拌45-60min，抽濾，取濾渣，利用去離子水洗滌，最后在40-60℃下真空干燥直至恒重，得到組分c；

11、步驟d：將組分c、多巴胺和緩沖液按重量比為1:0.2-0.3:50在常溫下攪拌15-30min混合，接著邊攪拌邊滴加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph至8.5-9，滴加完成后繼續(xù)攪拌4-5h，抽濾，取濾渣，利用去離子水洗滌，最后在40-60℃下真空干燥直至恒重，得到組分d；

12、步驟e：將組分d、氨基硅烷偶聯(lián)劑、無水乙醇和去離子水按重量比為1:0.08-0.1:80:0.1在50-70℃下攪拌24h混合，抽濾，取濾渣，利用去離子水洗滌，最后在40-60℃下真空干燥直至恒重，即制備完成。

13、進(jìn)一步地，步驟b所述過氧化氫水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-40％。

14、進(jìn)一步地，步驟c所述超聲的功率為300-500w。

15、進(jìn)一步地，步驟c所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-5％。

16、進(jìn)一步地，步驟d所述緩沖液為ph為7.2的tris鹽酸緩沖液。

17、進(jìn)一步地，步驟d所述滴加的速率控制在1-2滴/s。

18、進(jìn)一步地，步驟d所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-3％。

19、進(jìn)一步地，步驟e所述氨基硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述除磷指的是在常溫下150-200rpm的攪拌轉(zhuǎn)速中除磷3-4h。

21、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述電磁鐵的工作參數(shù)為通電后產(chǎn)生150-200mt的磁感應(yīng)強度；所述磁吸的時間為15-30min。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、(1)本發(fā)明創(chuàng)造性地以九水硝酸鐵和六水三氯化鐵作為鐵源，葡萄糖作為碳源兼還原劑，尿素作為堿源，基于水熱合成法，合成核為四氧化三鐵、殼為碳層的顆粒材料，接著先利用過氧化氫水溶液對其進(jìn)一步進(jìn)行氧化處理，構(gòu)筑更多的含氧基團，然后加入氯化鑭進(jìn)行鑭的摻雜，得到金屬鑭改性材料，最后再依次經(jīng)過聚多巴胺和氨基硅烷偶聯(lián)劑的表面修飾后即制備出一種除磷劑，使其在設(shè)置有電磁鐵的除磷處理系統(tǒng)中對礦井廢水進(jìn)行除磷時，只需簡單的磁吸處理，即能實現(xiàn)除磷劑的分離、回收，同時，即使面對酸性較強的礦井廢水，除磷劑中的金屬鑭依然溶出較少，除磷效果非常好。

24、(2)本發(fā)明創(chuàng)造性地以九水硝酸鐵和六水三氯化鐵作為鐵源，葡萄糖作為碳源兼還原劑，尿素作為堿源，基于水熱合成法，合成核為四氧化三鐵、殼為碳層的顆粒材料，一方面四氧化三鐵能夠被磁鐵所吸引，即賦予了后續(xù)所制得的除磷劑擁有被磁分離、回收的能力，另一方面則是碳層本身具有一定的孔道結(jié)構(gòu)，其對含磷酸根擁有良好的吸附作用，從而達(dá)到除磷的效果，同時，由于水熱合成法得到的顆粒材料其表面羥基含量高，因此顆粒材料又能通過羥基與含磷酸根的鍵合作用在一定程度上實現(xiàn)磷的除去，接著先通過加入過氧化氫水溶液進(jìn)一步進(jìn)行氧化處理，構(gòu)筑更多的含氧基團，不僅加強了除磷效果，而且亦為后續(xù)的表面修飾提供了更多的位點，然后通過鑭與羥基的配位作用完成鑭的摻雜，其的引入能夠與含磷酸根產(chǎn)生配體交換即內(nèi)球絡(luò)合，促進(jìn)磷在其表面形成沉淀，最后再依次經(jīng)過聚多巴胺和氨基硅烷偶聯(lián)劑的表面修飾后即制備出一種除磷劑，一定量的聚多巴胺作為保護(hù)層而引入，使其在酸性環(huán)境下對鑭能夠起到位阻屏蔽、約束保護(hù)的作用，減少氫離子與其相接觸的機會，不過，此舉亦相對應(yīng)地降低了除磷效果，為此，通過羥基與硅烷氧基的作用修飾上氨基硅烷偶聯(lián)劑，利用氨基在酸性環(huán)境下易質(zhì)子化的性質(zhì)，令除磷劑的表面帶上正電，即與帶負(fù)電的含磷酸根產(chǎn)生靜電相互作用，促進(jìn)兩者的結(jié)合，增強除磷效果。

25、(3)本發(fā)明創(chuàng)造性地制備出一種除磷劑，其能夠通過多方面的途徑實現(xiàn)磷的除去，除磷效果十分優(yōu)異，同時，只需簡單的磁吸處理即能實現(xiàn)除磷劑的分離、回收，除此之外，除磷劑在酸性環(huán)境下鑭的溶出依然較少，有效地避免了二次金屬污染。