[发明专利]一种除磷吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种除磷吸附材料及其制备方法和应用，该除磷吸附材料包括以下重量份的原料：30～40份煤矸石、25～30份瓦斯灰、4～5份羧乙基纤维素、10～15份膨润土、3～5份氧化铝、6～8份聚乙烯醇。通过将上述原料按照重量份分批进行煅烧后得到该除磷吸附材料。本发明提出的除磷吸附材料制备简单，对磷具有良好的吸附效果，克服现有技术中制备过程复杂，成本过高且制得的吸附材料吸附能力不足的技术问题；同时利用工业废物作为原料，实现变废为宝的理念的同时，也降低了本发明所提出的除磷吸附材料的制备成本。

技术领域

本发明涉及吸附材料领域，具体涉及一种除磷吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

磷元素是水体富营养化的重要因素之一，水体中磷过量的话会导致水生植物的过度生长，挤压水中生物的生活空间，同时会造成水中溶解氧的浓度大幅降低，最终导致鱼类的死亡，对于水体的影响十分巨大。

目前对于磷元素的处理办法最常见的就是吸附法，常用的有澜化合物和锆化合物等，但其成本过于昂贵，难以大批量的工业生产；还有一些例如水滑石类除磷吸附剂，其制备过程复杂，吸附能力不足，难以满足现实需求，因此，开发一种制备简单、成本低廉的除磷吸附材料十分有意义。

煤矸石是洗煤过程中产生的固体废物，其主要成分包括Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃和CaO，煤矸石占用了大量的空间资源并消耗了大量的处理成本，因此，行业内也是一直在探究如果扩大煤矸石的利用程度。瓦斯灰是高炉炼铁的过程中产生的废物，其中含有大量的碳和铁，瓦斯灰粒径小、密度小，容易飘散在空气中，并对人体具有一定的危害。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中制备过程复杂，成本过高且制得的吸附材料吸附能力不足的技术问题，提供一种新型的除磷吸附材料。具体通过以下技术方案实现：

一种除磷吸附材料，包括以下重量份的原料：30～40份煤矸石、25～30份瓦斯灰、4～5份羧乙基纤维素、10～15份膨润土、3～5份氧化铝、6～8份聚乙烯醇。

本发明采用工业废物瓦斯灰和煤矸石作为主体原料，瓦斯灰和煤矸石中均含有大量的氧化钙和氧化铁，对于磷的吸附具有非常好的效果；同时，本发明还添加有氧化铝，氧化铝在水中可以通过化学吸附作用形成表面羟基作用于磷酸根，从而实现对磷的吸附。本发明通过静电吸引、络合作用对磷进行吸附，吸附效果良好。最后本发明还添加有聚乙烯醇，用以强化原料之间的交联结构。制得的除磷吸附材料至少可以应用在水处理领域中。

在一些优选的实施情况中，该除磷吸附材料包括以下重量份的原料：35份煤矸石、28份瓦斯灰、4份羧乙基纤维素、13份膨润土、4份氧化铝、7份聚乙烯醇。

在一些优选的实施情况中，该除磷吸附材料包括以下重量份的原料：32份煤矸石、30份瓦斯灰、5份羧乙基纤维素、12份膨润土、3份氧化铝、6份聚乙烯醇。

在一些优选的实施情况中，该除磷吸附材料包括以下重量份的原料：38份煤矸石、26份瓦斯灰、5份羧乙基纤维素、14份膨润土、5份氧化铝、8份聚乙烯醇。

本发明还提供了一种上述除磷吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：按照重量份将煤矸石、瓦斯灰和膨润土研磨混匀，在500～600℃的条件下煅烧30～40min；

S2：然后按照重量份加入羧乙基纤维素、氧化铝和聚乙烯醇，混匀后升温至650～685℃煅烧20～30min，静置4～5h后得到所述除磷吸附材料。

优选的，S1中的煅烧的条件为：煅烧时间为35～40min，煅烧温度为550～580℃；S2中的煅烧的条件为：煅烧时间为24～28min，煅烧温度为660～680℃；S2中的静置时间为4.5～5h。