[发明专利]一种镧改性高岭土除磷剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种镧改性高岭土除磷剂的制备方法，包括：将LaCl₃溶液加入到高岭土中，进行第一次搅拌，形成混合液A，向混合液中A加入NaOH，进行第二次搅拌，形成混合溶液B，持续加入碱性溶液，进行第三次搅拌，超声，以调节溶液B的pH值为碱性，得到碱性的溶液B，对碱性的溶液B进行抽滤清洗、烘干、研磨，以去除杂质，得到镧改性高岭土除磷剂。本发明公开的制备方法简单、高效。本发明还公开了一种镧改性高岭土除磷剂，所述的除磷剂具有较强的对磷吸附作用，且不会对环境造成二次污染，本发明还公开了镧改性高岭土除磷剂在处理富营养化水体和处理含磷污水中的应用。

技术领域

本发明属于环境保护处理技术领域，涉及一种镧改性高岭土除磷剂及其制备方法和应用。

背景技术

人类活动产生的大量废水导致湖泊、河流富营养化。富营养化的水体为藻类大量繁殖提供了条件，使得“水华”现象频繁发生，对生态环境造成不可逆的损伤。引起水体富营养化的主要营养成分包括有机碳、氮、磷等，污水中有机碳经一般的生物处理后可基本去除，碳、氮、磷之外的其他成分的含量相对于富营养化发生过程中的需求量极低，不会成为富营养化的主要原因。因此，引起藻类大量繁殖的主要因子是氮和磷，磷是造成水体富营养化的重要因子，受磷污染的水体，藻类大量繁殖，藻体死亡后分解不仅会使水体产生霉味和臭味，还会产生多种毒素，并通过食物链危害人类的健康，所以降低污水中的磷含量具有重要的意义。

目前污水处理中的除磷方法主要有三大类：化学法除磷、生物法除磷及人工湿地除磷。生物法除磷单纯依靠生物除磷，污水处理厂的出水磷浓度难以达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅰ类水的磷浓度标准(≤0.02mg L^-1)。而使用化学辅助的方法除磷，容易在水体中产生残留，造成二次污染。

化学法除磷包括化学沉淀、离子交换、反渗透等方法，化学沉淀法应用最广，后几种方法因处理费用太高而难以使用。目前用于污水化学辅助除磷的药剂主要可分为铝盐、铁盐、钙盐、天然吸附剂及絮凝剂等，但金属盐除磷剂除磷效果较差，适用范围窄，而且容易造成二次污染。天然吸附剂虽然拥有巨大的比表面积，但如果不经过改性，只能通过物理吸附除磷，并且效果较差。絮凝剂在除磷过程中通常起辅助作用，并且这些除磷剂单独使用时，对污水的pH适用范围较窄。

高岭土作为一种天然矿石来源充足，成本低廉，不容易造成二次污染，是理想的除磷剂。但未经改性的高岭土吸附磷的效果较差，因此要对其进行改性。传统的改性方法主要是酸改性和热改性，酸改性主要去除黏土矿物中的杂质，并对其进行活化，增加活性吸附位点。而热改性用于去除高岭土内部的水分，改变矿物晶型。这两种方法虽然均可一定程度上提高高岭土对磷的吸附效果，但是其吸附效率仍然有限，不能达到直接排放的标准。

发明内容

本发明提供一种镧改性高岭土除磷剂的制备方法，所述制备方法简单、高效，所述除磷剂对磷酸盐具有较高的吸附率，且不会对环境造成二次污染。

一种镧改性高岭土除磷剂的制备方法，包括：

将LaCl₃溶液加入到高岭土中，进行第一次搅拌，形成混合液A，向混合液中A加入碱，进行第二次搅拌，形成pH值为碱性的混合溶液B，进行第三次搅拌后，超声、抽滤清洗、烘干、研磨，得到镧改性高岭土除磷剂。

镧是一种环境友好的稀土元素，镧与碱反应形成的氢氧化镧对污水中的磷酸盐具有较高的吸附率，并且，氢氧化镧吸附在高岭土孔洞内，很难脱离高岭土孔洞，避免对环境造成二次污染。

由于镧与高岭土相比优先与碱反应，所以先将碱或高岭土加入LaCl₃溶液中，能够使碱与LaCl₃溶液反应充分，形成适量的氢氧化镧，且减少碱和高岭土的反应，避免碱破坏高岭土表面孔洞结构，导致高岭土对氢氧化镧的结合能力降低。