[发明专利]一种可除氮磷且回收后可除重金属的多功能吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种可除氮磷且回收后可除重金属的多功能吸附剂，该吸附剂以托贝莫来石为载体，负载氧化镁层，为改性托贝莫来石。本发明还公开一种一种可除氮磷且回收后可除重金属的多功能吸附剂的制备方法，包括如下步骤：（1）以分析纯氧化钙和二氧化硅为原料，经配比、球磨、蒸压、干燥和研磨，获得托贝莫来石载体；（2）将托贝莫来石与氧化镁混匀，进行微波辐射，得到负载氧化镁的托贝莫来石，即改性托贝莫来石。本发明制备的改性托贝莫来石可以同时对氮磷实现高效、快速的吸附去除以及其回收材料对重金属的有效吸附去除，功能更多、更环保；相对于现有技术，本发明的原材料更加普遍，流程简化，工艺用时缩短，制备成本降低且制备效率提高。

技术领域

本发明属于材料制备和环境工程水处理技术领域，具体涉及一种可除氮磷且回收后可除重金属的多功能吸附剂及其制备方法。

背景技术

水是地球上最重要的资源之一，是维持生命的基本必需品。随着科技和工业化进程的加快，全球用水量翻了一番，水的排放量不容小觑。废水的资源化利用是人们面临的挑战。氮和磷污染已成为废水中日益普遍的问题，这主要是由于工业生产、肥料、动物饲料等对氮和磷的过度依赖。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。目前常用的除氮磷方法有：吸附法、化学沉淀法、生物法、离子交换法、膜分离法等。其中，吸附法作为传统的污水处理方法，具有操作简便、效率高、能耗低、无二次污染、投资费用低等优点，被认为是去除水中氮磷最有应用前景的方法。吸附法主要是利用吸附剂本身结构和离子交换等作用进行吸附，吸附方式上分为物理吸附和化学吸附。利用鸟粪石吸附法除氮磷已有报道，但在实际应用中存在以下问题：(1)同时去除氮磷时去除氮的效果不稳定；(2)改性方法复杂，耗时长，成本高；(3)再利用问题难以解决。申请人在2020年1月25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：202011341309.9)，在制备时需要用到易制爆试剂硝酸镁，存在原材料审批手续复杂，有安全隐患问题；并且需要水浴搅拌、离心干燥过程，马弗炉煅烧条件为温度500-900℃，存在耗时长，工艺复杂，能耗高的问题。因此，研发处理含氮磷废水的吸附剂时，需要寻求能耗低、效率高、安全简化的制备工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可除氮磷且回收后可除重金属的多功能吸附剂及其制备方法，吸附剂可以处理高浓度的含氮磷及重金属镉的废水，并且去除率高、去除速率快，操作简单，应用前景广阔。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种可除氮磷且回收后可除重金属的多功能吸附剂，其特征在于，所述吸附剂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载体，所述载体外侧负载有氧化镁层，所述氧化镁层由微波辐射负载而成。

进一步的，所述改性托贝莫来石除磷后可回收再利用于重金属吸附。

本发明的实施例另外还提供一种可除氮磷且回收后可除重金属的多功能吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以分析纯氧化钙和二氧化硅为原料，按一定配比混合，利用行星式球磨机进行湿磨后，将混合液移入带聚四氟乙烯内衬的水热合成反应釜中进行水热反应，结束后取出经干燥、研磨，获得托贝莫来石载体；

(2)将分析纯氧化镁经马弗炉煅烧后冷却，与步骤(1)中获得的托贝莫来石载体混合均匀，经微波辐射，获得负载氧化镁的托贝莫来石，即改性托贝莫来石。

进一步的，步骤(1)中，原料中Ca和Si的摩尔比为5：6，水固比为10-15：1。

进一步的，步骤(1)中，利用行星式球磨机湿磨时，频率选择35-70Hz，时间1-4h。

进一步的，步骤(1)中，水热反应温度180-220℃，时间12-24h。

进一步的，步骤(1)中，采用真空干燥箱进行干燥，温度102℃，时间6-10h。