一種利用改性氟石膏去除酸性含磷廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種利用改性氟石膏去除酸性含磷廢水的方法，屬于氟石膏處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氟石膏是氫氟酸和氟鋁酸鈉生產(chǎn)過程中的主要副產(chǎn)物，主要產(chǎn)自無機(jī)氟化物和有機(jī)氟化物生產(chǎn)廠及氣體氫氟酸生產(chǎn)廠；氟石膏主要為無水硫酸鈣，一般可以用來制作建筑材料，硫酸鈣含量一般較高，可達(dá)到80%?90%。
[0003]據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)It氫氟酸生成大約3.6t無水氟石膏。氟石膏的主要成分為硫酸鈣，并含有部分氟化鈣和其它氟化物，而且有時H2S04含量很高，使得排出的氟石膏呈酸性，屬強(qiáng)腐蝕性有毒有害廢物，未加處理的氟石膏不能直接置棄，也難以被利用，又因為氟石膏溶解度較低且溶解速度慢，凝結(jié)時間很長，水化硬化體強(qiáng)度很小，這些缺陷限制了其應(yīng)用，目前，除部分氟石膏被利用外，大部分作為一般固體廢棄物倍堆存，不僅占用土地，同時其中的有害物質(zhì)也會對水體產(chǎn)生污染，對自然環(huán)境產(chǎn)生威脅。
[0004]水體富營養(yǎng)化是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。磷和氮是造成水體富營養(yǎng)化的主要元素，磷是其中較為關(guān)鍵的影響組分，水體中磷超過一定量，就會快速造成藻類過度繁殖，導(dǎo)致水體嚴(yán)重缺氧，水生生物死亡，水質(zhì)惡化。
[0005]水體中的過量磷主要來源于肥料、農(nóng)業(yè)廢棄物和城市污水，據(jù)資料說明，在過去的15年內(nèi)地表水的磷酸鹽含量增加了 25倍，我國富營養(yǎng)化水體的比例從5.0 %增長到55 %左右。因此，研究生活污水、工業(yè)廢水的除磷技術(shù)，對控制磷的排放具有非常重大的意義，已成為一個亟待解決的問題，而如果利用氟石膏通過改性制得吸附劑來去除廢水中的磷，實現(xiàn)廢物利用，是非常有意義的事情。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前屬于強(qiáng)腐蝕有毒物質(zhì)的氟石膏，只有小部分被用作建筑材料，而大部分則作為廢棄物堆放，不僅占用土地，而且對環(huán)境污染嚴(yán)重，難以得到充分利用的現(xiàn)狀，提供了一種將廢棄氟石膏通過改性制備除磷廢水吸附劑去除酸性含磷廢水的方法，該方法將廢棄氟石膏粉碎成粉末后加入草酸浸泡，通過浸泡后加入氫氧化鈦，攪拌、過濾得沉淀物，之后將得到的沉淀物經(jīng)過烘干、煅燒后再加入氫氧化鈉浸泡，并加入海鹽靜置生成沉淀，最終將沉淀烘干、煅燒，冷卻至室溫得混合除磷粉末，使用時，將制得的混合除磷粉末投入酸性含磷廢水中，即可。本發(fā)明不僅操作簡單易行，充分利用了資源，實現(xiàn)了廢物利用，而且除磷效果顯著，除磷率達(dá)到90%以上。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)取250?350g堆場的廢棄氟石膏，放入氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉碎10?15min后，過130?150目鋼篩，得氟石膏粉末，備用；
(2)取150?220g新鮮菠菜，經(jīng)人工挑揀，去除爛葉、雜草后，放入去離子水中，清洗1?3次，去除表面殘留污物，隨后將洗后的菠菜均勻平鋪在菠蘿篩中，放于陽光下翻曬，其中每隔2h翻曬一次，直至菠菜中含水量為2?4%時，停止翻曬，將其移于粉碎機(jī)中，粉碎5?8min，過120?130目篩，得菠菜粉末，置于2L燒杯中；
(3)將上述裝有菠菜粉末的燒杯中加入1000?llOOmL質(zhì)量濃度為78%的乙醇溶液，充分混合均勻，置于超聲振蕩儀中，設(shè)置超聲頻率為22?30KHz，超聲功率為100?120W，超聲振蕩反應(yīng)1?2h后，過濾去除濾渣，得濾液，之后在得到的濾液中加入菠菜粉末質(zhì)量35?40%的活性炭進(jìn)行脫色處理，脫色處理15?20min，過濾活性炭，將濾液的pH調(diào)節(jié)至7?7.8，得初提液;
(4)將上述得到的初提液放入索式抽提器中，抽提40?55min，收集抽提液，隨后將其移入蒸餾裝置，在65?75°C水浴加熱35?40min，蒸餾去除乙醇，得菠菜草酸提取液；
(5)將上述步驟(1)得到的氟石膏粉末放入反應(yīng)釜中，向其中加入上述步驟制得的菠菜草酸提取液，直至完全浸泡氟石膏粉末，之后密封反應(yīng)釜，在30?32°C下浸泡4?6h，待浸泡結(jié)束，打開反應(yīng)釜，再向其中加入氟石膏粉末質(zhì)量10?12% 2.18mol/L的氫氧化鋇溶液，以150?180r/min的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)1?1.5h，在攪拌過程中，以4°C /min的速度程序升溫至105?110°C，待反應(yīng)完畢，將反應(yīng)后的混合物移入高速離心機(jī)中，以1000?1200r/min的轉(zhuǎn)速離心處理15?20min，去液，留渣，得混合沉淀物；
(6)將上述得到的混合沉淀物放入烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為100?105°C，直至混合沉淀物中含水量為18?22%時，停止烘烤，將其取出，移于馬弗爐中，在800?900°C的高溫下鍛燒30?45min ；
(7)待煅燒結(jié)束，將煅燒后得到的粉末放入容器中，自行冷卻至室溫，之后再向容器中加入粉末質(zhì)量2?3倍3mol/L的氫氧化鈉溶液，浸泡12?24h，待浸泡結(jié)束，將浸泡液以10?15°C /min的速率程序升溫至80?90°C，攪拌保溫25?35min，其中在攪拌保溫的過程中，再向浸泡液中加入粉末質(zhì)量20?22%的海鹽，隨后提升溫度至88?95°C，繼續(xù)攪拌保溫15?20min后，靜置30?35min，得沉淀物；
(8)將上述得到的沉淀物放入溫度為105?115°C的烘箱中，直至沉淀物含水量為10?15%時，停止烘烤，取出移置馬弗爐中，在850?950°C的高溫下煅燒35?50min后，自行冷卻至室溫，得混合除磷粉末。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:使用時，在含磷濃度為1?20mg/L的待處理酸性廢水中，以100?300mg/L的投入量投入混合除磷粉末，隨后以300?500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10?15min后，靜置直至產(chǎn)生沉淀，之后用檢測儀檢測酸性廢水，測得出水水質(zhì)pH為7.2?7.4，總磷含量為0.1?0.5mg/L，去除率達(dá)到了 90%以上，出水水質(zhì)完全符合磷化工企業(yè)回用工藝水的要求。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明通過對氟石膏進(jìn)行改性，制備除磷廢水吸附劑，使其變廢為寶，充分利用了資源，對于環(huán)境也沒有污染；
(2)本發(fā)明操作簡單易行，除磷效果顯著，除磷過程中沒有二次污染產(chǎn)生，最終除磷率達(dá)到了 90%以上。
【具體實施方式】
[0010]首先取250?350g堆場的廢棄氟石膏，放入氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉碎10?15min后，過130?150目鋼篩，得氟石膏粉末，備用；然后取150?220g新鮮菠菜，經(jīng)人工挑揀，去除爛葉、雜草后，放入去離子水中，清洗1?3次，去除表面殘留污物，隨后將洗后的菠菜均勻平鋪在菠蘿篩中，放于陽光下翻曬，其中每隔2h翻曬一次，直至菠菜中含水量為2?4%時，停止翻曬，將其移于粉碎機(jī)中，粉碎5?8min，過120?130目篩，得菠菜粉末，置于2L燒杯中；之后將上述裝有菠菜粉末的燒杯中加入1000?llOOmL質(zhì)量濃度為78%的乙醇溶液，充分混合均勻，置于超聲振蕩儀中，設(shè)置超聲頻率為22?30KHz，超聲功率為100?120W，超聲振蕩反應(yīng)1?2h后，過濾去除濾渣，得濾液，之后在得到的濾液中加入菠菜粉末質(zhì)量35?40%的活性炭進(jìn)行脫色處理，脫色處理15?20min，過濾活性炭，將濾液的pH調(diào)節(jié)至7?7.8，得初提液；隨后將上述得到的初提液放入索式抽提器中，抽提40?55min，收集抽提液，隨后將其移入蒸餾裝置，在65?75°C水浴加熱35?40min，蒸餾去除乙醇，得菠菜草酸提取液；接下來將上述得到的氟石膏粉末放入反應(yīng)釜中，向其中加入上述步驟制得的菠菜草酸提取液，直至完全浸泡氟石膏粉末，之后密封反應(yīng)釜，在30?32°C下浸泡4?6h，待浸泡結(jié)束，打開反應(yīng)釜，再向其中加入氟石膏粉末質(zhì)量10?12% 2.18mol/L的氫氧化鋇溶液，以150?180r/min的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)1?1.5h，在攪拌過程中，以4°C /min的速度程序升溫至105?110°C，待反應(yīng)完畢，將反應(yīng)后的混合物移入高速離心機(jī)中，以1000?1200r/min的轉(zhuǎn)速離心處理15?20min，去液，留渣，得混合沉淀物；將上述得到的混合沉淀物放入烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為100?105°C，直至混合沉淀物中含水量為18?22%時，停止烘烤，將其取出，移于馬弗爐中，在800?900°C的高溫下煅燒30?45min ;待煅燒結(jié)束，將煅燒后得到的粉末放入容器中，自行冷卻至室溫，之后再向容器中加入粉末質(zhì)量2?3倍3mol/L的氫氧化鈉溶液，浸泡12?24h，待浸泡結(jié)束，將浸泡液以10?15°C /min的速率程序升溫至80?90°C，攪拌保溫25?35min，其中在攪拌保溫的過程中，再向浸泡液中加入粉末質(zhì)量20?22%的海鹽，隨后提升溫度至88?95°C，繼續(xù)攪拌保溫15?20min后，靜置30?35min，得沉淀物；最后將上述得到的沉淀物放入溫度為105?115°C的烘箱中，直至沉淀物含水量為10?15%時，停止烘烤，取出移置馬弗爐中，在850?950°C的高溫下煅燒35?50min后，自行冷卻至室溫，得混合除磷粉末。
[0011]實例1
首先取250g堆場的廢棄氟石膏，放入氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉碎lOmin后，過130目鋼篩，得氟石膏粉末，備用；然后取150g新鮮菠菜，經(jīng)人工挑揀，去除爛葉、雜草后，放入去離子水中，清洗1次，去除表面殘留污物，隨后將洗后的菠菜均勻平鋪在菠蘿篩中，放于陽光下翻曬，其中每隔2h翻曬一次，直至菠菜中含水量為2%時，停止翻曬，將其移于粉碎機(jī)中，粉碎5min，過120目篩，得菠菜粉末，置于2L燒杯中；之后將上述裝有菠菜粉末的燒杯中加入1000mL質(zhì)量濃度為78%的乙醇溶液，充分混合均勻，置于超聲振蕩儀中，設(shè)置超聲頻率為22KHz，超聲功率為100W，超聲振蕩反應(yīng)lh后，過濾去除濾渣，得濾液，之后在得到的濾液中加入菠菜粉末質(zhì)量35%的活性炭進(jìn)行脫色處理，脫色處理15min，過濾活性炭，將濾液的pH調(diào)節(jié)至7，得初提液；隨后將上述得到的初提液放入索式抽提器中，抽提40min，收集抽提液，隨后將其移入蒸餾裝置，在65°C水浴加熱35min，蒸餾去除乙醇，得菠菜草酸提取液；接下來將上述得到的氟石膏粉末放入反應(yīng)釜中，向其中加入上述步驟制得的菠菜草酸提取液，直至完全浸泡氟石膏粉末，之后密封反應(yīng)釜，在30°C下浸泡4h，待浸泡結(jié)束，打開反應(yīng)爸，再向其中加入氟石膏粉末質(zhì)量10% 2.18mol/L的氫氧化鋇溶液，以150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)lh，在攪拌過程中，以4°C /min的速度程序升溫至105°C，待反應(yīng)完畢，將反應(yīng)后的混合物移入高速離心機(jī)中，以lOOOr/min的轉(zhuǎn)速離心處理15min，去液，留渣，得混合沉淀物；將上述得到的混合沉淀物放入烘箱中，設(shè)置烘箱溫度為100°C，直至混合沉淀物中含水量為18%時，停止烘烤，將其取出，移于馬弗爐中，在800°C的高溫下煅燒30min