一種鋯改性污泥吸附劑的制備及去除水中磷酸根的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種鋯改性污泥吸附劑的制備方法，向活性污泥粉末中加入氯乙酸后調(diào)節(jié)pH至中性，常溫下攪拌后用蒸餾水清洗至8～8.5，得到混合物A；向混合物A中加入蒸餾水和四水合硫酸鋯，攪拌后用蒸餾水離心清洗至殘留的鋯離子全部除去，冷凍干燥即得。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)得到的吸附劑，因?yàn)殇唽?duì)水中的磷酸根有較強(qiáng)的親和性，吸附劑表面的羥基官能團(tuán)與磷酸根通過(guò)離子交換作用和靜電吸附作用從而去除水體中磷酸根，且活性污泥來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，制得的污泥吸附劑吸附性能好，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

Preparation of zirconium modified sludge adsorbent and method for removing phosphate in water

The invention discloses a method for preparing zirconium modified sludge adsorbent, pH adjusted to neutral adding chloroacetic acid to activated sludge powder, stirring at room temperature after cleaning with distilled water to 8 ~ 8.5, A to get the mixture; adding distilled water A mixture and four hydrated zirconium sulfate, stirring after centrifugal cleaning with distilled water to remove all residual zirconium ions, freeze drying to obtain. The adsorbent obtained by the invention, because of zirconium phosphate from aqueous solutions using high affinity adsorbent, surface hydroxyl groups and phosphoric acid by ion exchange and electrostatic adsorption and removal of phosphate in water and activated sludge, wide source, low price, simple operation, low requirement on equipment, prepared the sludge adsorption performance is good, suitable for large-scale industrialized production.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種鋯改性污泥吸附劑的制備及去除水中磷酸根的方法
本專(zhuān)利技術(shù)屬于水污染控制
，具體涉及一種鋯改性污泥吸附劑的制備方法，本專(zhuān)利技術(shù)還涉及該鋯改性污泥吸附劑去除水中磷酸根的方法。
技術(shù)介紹
水體富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)成為全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題。高速發(fā)展的工農(nóng)業(yè)和人類(lèi)的生產(chǎn)生活會(huì)產(chǎn)生大量富含磷的廢水,未經(jīng)處理的廢水排入河流湖泊和海洋中,會(huì)導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化。富營(yíng)養(yǎng)化使得水質(zhì)惡化,危害生產(chǎn)生活的用水安全,目前己成為最為嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題之一。因此，含磷的廢水排入天然水體之前，必須對(duì)其進(jìn)行有效去除。目前，含磷廢水的處理方法主要有化學(xué)除磷、生物除磷和吸附除磷等。與其他方法相比，吸附除磷的方法由于速度快、效果好、無(wú)二次污染、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，廣泛用于含磷廢水的處理。吸附除磷的關(guān)鍵技術(shù)在于利用吸附劑大的比表面積，使磷在吸附劑表面的活性位點(diǎn)進(jìn)行附著吸附、表面沉淀或離子交換，從而實(shí)現(xiàn)磷從水相向固相的轉(zhuǎn)移，達(dá)到分離效果。目前國(guó)內(nèi)常用活性炭去除水中的磷，其吸附能力較差且再生利用較為復(fù)雜，費(fèi)用昂貴，處理成本高。因此，有必要開(kāi)發(fā)廉價(jià)的高效吸附劑。城市污水處理廠污泥作為污水處理后的副產(chǎn)物，若處理不當(dāng)，易造成二次污染。活性污泥中包含各種病原菌、腸道病毒、寄生生物等細(xì)菌及有機(jī)質(zhì)組分，可通過(guò)化學(xué)途徑將其制成價(jià)格低廉的吸附劑。近年來(lái)，鋯改性材料作為除磷吸附劑取得了顯著效果，并且四價(jià)鋯的水合氧化物具有豐富的羥基離子以及水分子，這些羥基離子和水分子參與配體取代，可吸附水溶液中的磷酸根。因此，本專(zhuān)利技術(shù)采用鋯改性活性污泥作為吸附劑，并將其用于水中磷酸根的去除。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種鋯改性污泥吸附劑的制備方法，該制備方法操作簡(jiǎn)單，污泥來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，制得的污泥吸附劑吸附性能好。本專(zhuān)利技術(shù)的另一個(gè)目的是提供一種鋯改性污泥吸附劑去除水中磷酸根的方法。本專(zhuān)利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是，一種鋯改性污泥吸附劑的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1，向活性污泥粉末中加入氯乙酸后調(diào)節(jié)pH至8～8.5，常溫下攪拌后用蒸餾水清洗至中性，得到混合物A；步驟2，向步驟1得到的混合物A中加入蒸餾水和四水合硫酸鋯，攪拌后用蒸餾水離心清洗至殘留的鋯離子全部除去，冷凍干燥，即得。本專(zhuān)利技術(shù)的特點(diǎn)還在于，步驟1中活性污泥粉末的制備方法為：將活性污泥靜置30～40min后去除上層液，然后用蒸餾水清洗4～6次，過(guò)濾后在滅菌鍋中殺菌15～30min，再用濃度為0.5～2mol/L的鹽酸浸泡8～10h后用蒸餾水洗滌至中性，過(guò)濾，冷凍干燥，即得。步驟1中活性污泥粉末的質(zhì)量與氯乙酸的物質(zhì)的量比為50～30：1g/mol。步驟1中攪拌時(shí)間為10～15h。步驟2中活性污泥粉末與四水合硫酸鋯的質(zhì)量比為1：1.4～2，攪拌時(shí)間6～9h。步驟2中冷凍干燥是在-40℃，時(shí)間為20～30h。本專(zhuān)利技術(shù)所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種利用上述方法制備得到的改性污泥吸附劑去除水中磷酸根的方法，在磷酸根濃度為5～50mg/L欲凈化的水體中加入其質(zhì)量0.0005倍的鋯改性污泥吸附劑，在25℃、pH為3～7的條件下吸附水中磷酸根，吸附5min～24h后收集鋯改性污泥吸附劑，凈化水體。本專(zhuān)利技術(shù)的特點(diǎn)還在于，磷酸跟為PO43-、HPO42-、H2PO4-中的一種或多種。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是，本專(zhuān)利技術(shù)改性污泥吸附劑的制備方法，用于去除水中磷酸根。在天然水體中，磷的主要存在形式以磷酸根以及有機(jī)磷為主。但真正能被藻類(lèi)作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所利用的僅為溶解態(tài)的磷，這部分磷主要以磷酸根形態(tài)存在。因此在實(shí)際污水處理中，往往關(guān)注于磷酸根的去除。該方法主要是利用吸附劑表面與水中的磷酸根離子的吸附親和性，使得磷酸根在吸附劑表面實(shí)現(xiàn)附著吸附、離子交換或表面沉淀，從而達(dá)到從水中有效去除磷酸根的目的。因?yàn)殇唽?duì)水中的磷酸根有較強(qiáng)的親和性，吸附劑表面的羥基官能團(tuán)與磷酸根通過(guò)離子交換作用和靜電吸附作用從而去除水體中磷酸根，且活性污泥來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，制得的污泥吸附劑吸附性能好，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本專(zhuān)利技術(shù)鋯改性污泥吸附劑的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1，將活性污泥靜置30～40min后去除上層液，然后用蒸餾水清洗4～6次，過(guò)濾后在滅菌鍋中殺菌15～30min，再用濃度為0.5～2mol/L的鹽酸浸泡8～10h，之后用蒸餾水洗滌至中性，過(guò)濾，冷凍干燥，得到凈化后的污泥；步驟2，向步驟1得到的活性污泥粉末中加入氯乙酸，活性污泥粉末的質(zhì)量與氯乙酸的物質(zhì)的量比為50～30：1g/mol，并用5～10mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8～8.5，常溫下攪拌10～15h后用蒸餾水清洗至中性，得到混合物A；步驟3，向步驟2得到的混合物A中加蒸餾水，再加四水合硫酸鋯，活性污泥粉末與四水合硫酸鋯的質(zhì)量比為1：1.4～2，攪拌6～9h，用蒸餾水離心清洗至殘留的鋯離子全部除去，-40℃下冷凍干燥20～30h，即得。利用上述改性污泥吸附劑去除水中磷酸根的方法，在磷酸根濃度為5～50mg/L欲凈化的水體中加入其質(zhì)量0.0005倍的鋯改性污泥吸附劑，在25℃、pH為3～8的條件下吸附水中磷酸根，吸附5min～24h后收集鋯改性污泥吸附劑，凈化水體。其中磷酸根可以是PO43-、HPO42-、H2PO4-中的一種或多種。實(shí)施例1步驟1，將活性污泥靜置30min，去除上層液，用蒸餾水清洗4次，過(guò)濾后在滅菌鍋中殺菌15min，然后用濃度為2mol/L的鹽酸浸泡10h，之后用蒸餾水洗滌至中性，過(guò)濾，冷凍干燥，得到凈化后的污泥；步驟2，將5g活性污泥粉末放入平底燒瓶中、加入500ml0.25mol/L氯乙酸，并用10mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.2，常溫下攪拌10h，將反應(yīng)后的材料用蒸餾水清洗至中性，得到混合物A；步驟3，將混合物A移入平底燒瓶中，加400ml蒸餾水，再加7.8g四水合硫酸鋯，攪拌9h，用蒸餾水離心清洗至殘留的鋯離子全部除去，冷凍干燥24h，即得。實(shí)施例2步驟1，將活性污泥靜置40min，去除上層液，用蒸餾水清洗5次，過(guò)濾后在滅菌鍋中殺菌20min，然后用濃度為0.5mol/L的鹽酸浸泡8h，之后用蒸餾水洗滌至中性，過(guò)濾，冷凍干燥，得到凈化后的污泥；步驟2，將5g活性污泥粉末放入平底燒瓶中、加入500ml0.2mol/L氯乙酸，并用8mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8，常溫下攪拌12h，將反應(yīng)后的材料用蒸餾水清洗至中性，得到混合物A；步驟3，將混合物A移入平底燒瓶中，加400ml蒸餾水，再加7g四水合硫酸鋯，攪拌6h，用蒸餾水離心清洗至殘留的鋯全部除去，冷凍干燥20h，即得。實(shí)施例3步驟1，將活性污泥靜置35min，去除上層液，用蒸餾水清洗6次，過(guò)濾后在滅菌鍋中殺菌30min，然后用濃度為1mol/L的鹽酸浸泡9h，之后用蒸餾水洗滌至中性，過(guò)濾，冷凍干燥，得到凈化后的污泥；步驟2，將4.5g活性污泥粉末放入平底燒瓶中、加入500ml0.3mol/L氯乙酸，并用5mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5，常溫下攪拌15h，將反應(yīng)后的材料用蒸餾水清洗至中性，得到混合物A；步驟3，將混合物A移入平底燒瓶中，加400ml蒸餾水，再加9g四水合硫酸鋯，攪拌8h用蒸餾水離心清洗至殘留的鋯全部除去，冷凍干燥30h，即得。實(shí)施例本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋯改性污泥吸附劑的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1，向活性污泥粉末中加入氯乙酸后調(diào)節(jié)pH至8～8.5，常溫下攪拌后用蒸餾水清洗至中性，得到混合物A；步驟2，向步驟1得到的混合物A中加入蒸餾水和四水合硫酸鋯，攪拌后用蒸餾水離心清洗至殘留的鋯離子全部除去，冷凍干燥，即得。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋯改性污泥吸附劑的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1，向活性污泥粉末中加入氯乙酸后調(diào)節(jié)pH至8～8.5，常溫下攪拌后用蒸餾水清洗至中性，得到混合物A；步驟2，向步驟1得到的混合物A中加入蒸餾水和四水合硫酸鋯，攪拌后用蒸餾水離心清洗至殘留的鋯離子全部除去，冷凍干燥，即得。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋯改性污泥吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟1中活性污泥粉末的制備方法為：將活性污泥靜置30～40min后去除上層液，然后用蒸餾水清洗4～6次，過(guò)濾后在滅菌鍋中殺菌15～30min，再用濃度為0.5～2mol/L的鹽酸浸泡8～10h后用蒸餾水洗滌至中性，過(guò)濾，冷凍干燥，即得。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋯改性污泥吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟1中活性污泥粉末的質(zhì)量與氯乙酸的物質(zhì)的量比為50～30：1g/mol。4.根據(jù)權(quán)利要求...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王家宏，童新豪，何登吉，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：陜西科技大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西,61