[发明专利]一种高效稳定的同步除氮磷吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种高效稳定的同步除氮磷吸附剂，该吸附剂以托贝莫来石为内核，外侧同时负载碳层和氧化镁层，为改性托贝莫来石。本发明还公开一种高效稳定的同步除氮磷吸附剂的制备方法，包括如下步骤：以熔炼石英粉和生石灰为原料，合成托贝莫来石；将托贝莫来石与葡萄糖溶液混匀，进行水热反应，反应结束后取出干燥，再进行加热碳化，得到负载碳层的托贝莫来石；利用硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇将负载碳层的托贝莫来石继续负载氧化镁层，获得改性托贝莫来石，即所需的同步除氮磷吸附剂。本发明制备的吸附剂具有同步除氮磷的能力，相对于现有技术在材料表面直接负载氧化镁层来说，去除氮磷效果更高更加稳定，具有很好的实际应用价值。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及材料制备和环境工程水处理技术领域，具体涉及一种高效稳定的同步除氮磷吸附剂及其制备方法。

背景技术

水中的高浓度氮磷主要来源于人类的生活洗涤、农田氮磷化肥施用和畜牧业废水排放等。若含氮磷的废水处理不达标就直接排放会导致水体富营养化，破坏水生生态系统，因此，解决含氮磷废水问题已经刻不容缓。

目前常用来脱氮除磷的方法有吸附法、化学法和生物法。吸附法因高效、操作简单、成本低廉等优点，引起了广泛的关注。

申请人在2020年11月2日，提出一种简化的同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法(申请号：2020113413099) ，同步脱氮除磷吸附剂主要依靠合适条件下镁离子、磷酸根和铵根之间发生反应生成鸟粪石沉淀从而吸附去除氮磷，在继续的研究中，发明人发现该方法在实际应用中仍然会存在一些问题，例如：（1）氧化镁在溶液中供碱能力很强，在较高pH下氮的去除效果差；（2）利用负载氧化镁改性材料处理氮磷污水后出水pH很高，不易达到国家排放标准。（3）同时去除氮磷时去除氮的效果不稳定。因此，采用鸟粪石沉淀吸附法处理含氮磷废水最大的挑战是研发制备高效稳定，操作方便的吸附剂。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在问题或不足，本发明提供一种高效稳定的同步除氮磷吸附剂及其制备方法，该吸附剂可以处理高浓度的含氮磷废水，并且去除率高、去除效果稳定，应用前景广阔。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种高效稳定的同步除氮磷吸附剂，其特征在于，所述吸附剂设置为一种改性托贝莫来石，所述改性托贝莫来石以托贝莫来石为内核，外侧同时负载有碳层和氧化镁层。

进一步的，所述托贝莫来石以熔炼石英粉和生石灰为原料制备而成。

优选的，所述改性托贝莫来石以托贝莫来石、葡萄糖、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇为原料制备而成。

本发明的实施例还提供一种一种高效稳定的同步除氮磷吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）以熔炼石英粉和生石灰为原料，按一定配比湿磨混合15min，然后在蒸压釜90℃下消化2h，再经蒸压养护，取出经105℃干燥，获得托贝莫来石；

（2）将步骤（1）获得的托贝莫来石与葡萄糖溶液混匀，放入聚四氟乙烯水热反应釜中进行水热反应，反应结束后取出干燥，再移入管式电阻炉中加热碳化，得到负载碳层的托贝莫来石；

（3）将步骤（2）得到的负载碳层的托贝莫来石与水、硝酸镁、柠檬酸和无水乙醇按一定比例混合，经恒温水浴搅拌，再离心干燥，最后放入马弗炉中煅烧，获得同时负载碳层和氧化镁层的托贝莫来石，即改性托贝莫来石。

进一步的，所述步骤（1）的原料中，Ca和Si的摩尔比为5：6，湿磨混合过程的水固比为15：1。

进一步的，所述步骤（1）中，蒸压养护过程，蒸压条件为205℃、1.6MPa，并静态养护20-28h。

进一步的，所述步骤（2）中，葡萄糖溶液的浓度为4-6mol/L，水热反应的温度为180℃，反应时间为8-10h，干燥温度为50℃；管式电阻炉中碳化温度为500℃，碳化时间4-6h。