[发明专利]一种利用陶土除磷的方法

说明书

本发明提供了一种利用陶土除磷的方法，陶土作为一种天然矿物本身就具有数量大，价格低廉，环保易循环的优势。陶土的主要成分为二氧化硅，对天然陶土进行筛选、吸附，测量剩余磷酸盐浓度，发现相比较其他的天然矿物其吸附量具有一定的优势，解决了原先除磷吸附剂效率低下，成本较高的缺点。利用陶土作为吸附剂，除了能提高吸附效率，更能达到以废制废的目的。

技术领域

本发明涉及除磷吸附领域，具体涉及一种利用陶土除磷的方法。

背景技术

磷酸盐是现代农业和植物生长必不可少的元素之一。目前，通过各种人类活动，特别是工业和农业，将大量含磷酸盐的废水排入水体，从而引发水体富营养化，降低水体质量，因此有效的磷酸盐去除技术的研发迫在眉睫。常见的磷酸盐去除技术包括结晶，化学沉淀，物理吸附和生物去除。在关于结晶的磷酸盐去除方法中，如钙-磷酸盐晶体用以改善磷酸盐再循环和沉淀，然而结晶方法需要对操作条件进行复杂而精密的控制。而化学沉淀则需要控制化学品成本和避免造成二次污染，生物处理则需要控制大量附加污泥产量和污泥去除成本。

吸附法正在成为污水处理中低浓度溶质磷的最常用方法，其主要是利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除废水中的磷。在磷吸附剂中，陶土作为一种天然矿物，其材料成本低廉，过程扩展容易和运营成本较低的特点，使其在磷吸附领域具有较大潜力。在调节废水pH值的条件下，对中高浓度的含磷废水的除磷效率达到50％以上。

陶土是一种成本低廉且容易获得的粘土矿物，其晶体结构为由Si-0₄四面体层与Al-O₆八面体层通过共同的氧离子按层间比1：1所构成的层状铝硅酸盐，化学组成的通式为Al₄(Si₄O₁₀)(OH)₈。陶土表面的高负电荷通过碱金属和碱土阳离子平衡,这些阳离子可以被无机羟基金属阳离子所替代，以此增加陶土层间距.目前,现有论文中，仅有，黄怡然，2017年4月，宁波大学学报，发现陶土对Pb²⁺,Cd²⁺,Ni²⁺,Cr³⁺等离子具有较高的去除效率,而并未有文献涉及陶土对磷酸盐的去除。生活污水中磷含量约为8-15mg/L，工业含磷污水磷含量更高，可达几千mg/L，而我国含磷废水的排放标准为1级排放0.5mg/L、2级排放为1mg/L。可见，虽然利用陶土处理含磷污水可在一定条件下对磷酸盐进行快速去除，其明显依赖PH值和热力学表现为放热的特性，使得陶土本身的磷吸附量有限，但陶土颗粒粒径较小(平均粒径2-10μm)，吸水率较高(4.85％)，体积密度较小(2.27g/cm3)，弥补了一定其本身的不足。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了效率更高，成本更低的除磷吸附剂，采用陶土吸附剂作为除了能提高吸附效率，更能达到以废制废的目的。

陶土作为天然矿物，其晶体结构为由Si-0₄四面体层与Al-O₆八面体层通过共同的氧离子按层间比1：1所构成的层状铝硅酸盐，化学组成的通式为Al₄(Si₄O₁₀)(OH)₈，对磷酸盐造成物理化学吸附，在控制其温度和PH的情况下，使磷酸盐能够被快速吸附，大约75分钟达到饱和吸附。

本发明提供的技术方案是：

一种利用陶土除磷的方法，包括以下步骤：

步骤1)陶土的精选、研磨及预处理

将陶土经过多次磁选、球磨和筛分，获得平均粒径≤0.15mm的陶土微粒；

步骤2)pH值调节

依据陶土颗粒表面性质的不同，利用稀酸将含磷溶液的pH值调节至2-4之间的某一数值，以保证陶土颗粒表面zeta电位有利于其对磷的吸附；

步骤3)温度调节