一種可再生改性頁巖陶粒除磷填料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及除磷填料技術領域,具體涉及一種可再生改性頁巖陶粒除磷填料的制備方法。
【背景技術】
[0002]水體富營養(yǎng)化是我國面臨的主要水污染問題之一,控制污水處理廠尾水中磷的濃度是預防和治理水體富營養(yǎng)化的重要措施。
[0003]填料作為人工濕地、人工快滲、生物濾池等污水處理工藝的核心,其性能直接關系到工程出水是否達標,研制經(jīng)濟、高效的除磷填料對水環(huán)境保護具有重要意義。傳統(tǒng)的除磷填料主要是粘土類礦物質、工業(yè)廢物、天然或人造多孔材料等,有些材料對高濃度的磷有較好的去處效果,但對低濃度的磷去處能力有限;有些材料雖除磷能力強,但再生性較差,需定期更換,無法重復使用;有些材料制備成本高,雖吸附容量較大,但性價比較低。
[0004]因此,研制一種對磷濃度變化適應能力強,再生性好,性價比高的除磷填料是推動防治水體富營養(yǎng)化的一種有效措施。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術的不足和缺陷,提供一種可再生改性頁巖陶粒除磷填料的制備方法,對磷濃度變化適應能力強,再生性好,性價比高。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術措施實現(xiàn):
一種可再生改性頁巖陶粒除磷填料的制備方法,包括以下步驟:
步驟1、將粒徑為4~8mm的頁巖陶粒用0.30-0.50mol/L的HCl溶液浸泡16~24h,先用自來水清洗,再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性,然后在100~110°C下干燥8~12h,得干燥后的頁巖陶粒;
步驟 2、將 ZnCl2、AlCl3、FeCl3按照 Zn:Al:Fe 摩爾比為 1: (0.1-0.15): (0.35-0.45)的比例配成金屬鹽溶液,金屬鹽溶液中Zn2+濃度為0.8-1.5mol/L ;
步驟3、將金屬鹽溶液緩慢加入干燥后的頁巖陶粒中,干燥后的頁巖陶粒與金屬鹽溶液體積比為1: (1-2);此混合過程以40±2°C的溫度、60~90r/min的振速振蕩,并通過加入濃度為1~1.2mol/L的NaOH溶液調節(jié)pH值,保持整個過程中pH值穩(wěn)定在10±0.2 ;混合完成后繼續(xù)在40 ± 2°C的溫度下振蕩30~35min,后在75~85°C溫度條件下烘16~18h,得到混合液;
步驟4、將混合液中陶粒濾出,將陶粒先用自來水清洗,再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性,最后在75~85°C溫度下干燥18~24h,制得可再生改性頁巖陶粒除磷填料。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:
1、本可再生改性頁巖陶粒除磷填料有較強的除磷能力,其飽和吸附量可達到20~25mg/g,且對水中磷濃度變化有良好的適應性,即便是污水中磷濃度小于0.5mg/L也能表現(xiàn)出良好的去處能力。
[0008]2、吸磷后的填料的除磷能力可通過0.15-0.35mol/L的NaOH溶液解吸來恢復,其具備良好的重復使用能力。
[0009]3、本可再生改性頁巖陶粒除磷填料制備過程中所用原料較為廉價,具有較高的性價比。
【附圖說明】
[0010]利用附圖對本發(fā)明作進一步說明,但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限制。
[0011]圖1為本發(fā)明的一種試驗裝置示意圖;
圖2為本發(fā)明的一種解吸方式示意圖。
[0012]圖中:1-可再生改性頁巖陶粒除磷填料;2_試驗箱體;3_進水管;4_出水管;
5-Na0Ho
【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例進一步說明本發(fā)明,但本發(fā)明并不限于下述實施例。
[0014]實施例1
一種可再生改性頁巖陶粒除磷填料的制備方法,包括以下步驟:
步驟1、將粒徑為4~6mm的頁巖陶粒用0.30-0.40mol/L的HCl溶液浸泡16~20h,先用自來水清洗,再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性,然后在100~105°C下干燥8~10h,得干燥后的頁巖陶粒;
步驟 2、將 ZnCl2、AlCl3、FeCl3按照 Zn:Al:Fe 摩爾比為 1: (0.1-0.12): (0.35-0.40)的比例配成金屬鹽溶液,溶液中Zn2+濃度為0.8-1.lmol/L ;
步驟3、將金屬鹽溶液緩慢加入干燥后的頁巖陶粒中,干燥后的頁巖陶粒與金屬鹽溶液體積比為1: (1~1.5);此混合過程以40±2°C的溫度、60~75r/min的振速振蕩,并通過加入濃度為1~1.2mol/L的NaOH溶液調節(jié)pH值,保持整個過程中pH值穩(wěn)定在10±0.2 ;混合完成后繼續(xù)在40± 2°C的溫度下振蕩30~32min,后在75~80°C溫度條件下烘16~17h,得到混合液;
步驟4、將混合液中陶粒濾出,將陶粒先用自來水清洗,再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性,最后在75~80°C溫度下干燥18~21h,制得可再生改性頁巖陶粒除磷填料。
[0015]將該制得的可再生改性頁巖陶粒除磷填料裝入如圖1所示的試驗裝置,試驗箱體尺寸規(guī)格為長X寬X高=ImXlmXlm,玻璃材質,頂部敞開;可再生改性頁巖陶粒除磷填料厚度為0.8m ;進水管位于試驗箱體底部,出水管位于頂部,規(guī)格均為DN50的UPVC管。試驗步驟如下:
步驟1、吸附:將磷濃度為15~20mg/L的含磷廢水從進水管通入試驗箱體,保持水力負荷為6~8m/h,連續(xù)運行。
[0016]步驟2、解吸:吸磷完成后,按圖2所示方式對改性頁巖陶粒除磷填料進行解吸;將8~10L濃度為0.15-0.35mol/L的NaOH溶液以6~8m/h的水力復合在試驗箱體中循環(huán)24~28ho
[0017]步驟3、將解吸后的改性頁巖陶粒除磷填料按照試驗步驟I和步驟2重復循環(huán)使用6-8 次。
[0018]其中,改性頁巖陶粒的第I次吸附的吸磷容量為17~18mg/g,第I次解吸率為40-50% ;之后的循環(huán)使用過程中其吸附容量一直保持在6~8mg/g左右,解吸率均在80%以上。
[0019]實施例2
一種可再生改性頁巖陶粒除磷填料的制備方法,包括以下步驟:
步驟1、將粒徑為6~8mm的頁巖陶粒用0.40-0.50mol/L的HCl溶液浸泡20~24h,先用自來水清洗,再用蒸餾水或去離子水洗滌至洗滌水的PH值為中性,然后在105~110°C下干燥10~12h,得干燥后的頁巖陶粒;
步驟 2、將 ZnCl2' AlCl3' FeCl3按照 Zn:Al:Fe 摩爾比為 1: (0.12-0.15): (0.40-0.45)