申请日2018.01.05
公开(公告)日2018.07.27
IPC分类号B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28; C05B7/00; C05G3/00; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明提供了一种利用氢氧化镁改性海泡石同步回收废水中氮磷的方法。本发明首先以天然海泡石为原料，以MgCl2为镁源，以烷基磺酸盐为表面活性剂，制备了氢氧化镁改性海泡石。以制得的改性海泡石为沉淀剂，通过海泡石本身具备的吸附性结合鸟粪石沉淀法同步回收中高浓度废水中的氮磷，回收后的滤渣收集后烘干，作为土壤改良剂或缓释肥使用，具有节约能耗、绿色环保的优势，经处理的废水，氨氮浓度、总磷浓度均有良好的去除效果，实现了氮磷的同步回收。
权利要求书
1.氢氧化镁改性海泡石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)海泡石与水混合制成悬液;
(2)氨水加入悬液中活化;
(3)将氯化镁水溶液加入步骤(2)活化后的溶液中;
(4)加入烷基磺酸盐，搅拌，静置，过滤，去除杂质，烘干即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)海泡石粉状，与水按质量比1-2：10混合，200-500r/min搅拌20-30min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)将浓度为25%的氨水与步骤(1)的悬液按照质量比1.5-2:10混合，200-300r/min搅拌50-70min，进行活化。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述氯化镁水溶液是指将氯化镁与水按照1-2:10的质量比配成氯化镁水溶液;氯化镁水溶液按照与步骤(3)活化后溶液的质量比1:1-2混合。
5.根据权利要求1-4任一所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)烷基磺酸盐按照与步骤(4)得到的混合溶液的质量比0.1-0.2:10混合，于60-70℃下搅拌2-4h，转速200-300r/min，静置10-12h，过滤，将过滤后的滤渣冲洗以去除氯离子、磺酸盐，55-60℃下烘干，得到氢氧化镁改性海泡石。
6.权利要求1-5任一所述制备方法制得的氢氧化镁改性海泡石。
7.权利要求6所述的氢氧化镁改性海泡石在废水净化处理中的应用。
8.一种回收废水中氮和/或磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)废水pH值调至7.5-10;
(2)加入吸附能力强的原材料，先快速搅拌，后慢速搅拌，静置1-2h，过滤;所述吸附能力强的原材料为权利要求6所述的氢氧化镁改性海泡石、硅藻土、沸石、膨润土、多孔或纤维状无机非金属矿物材料。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，废水中氮磷浓度≤100mg/L，投加权利要求6所述的氢氧化镁改性海泡石0.1-0.5g/L;废水中1000mg/L>氮磷浓度>100mg/L，投加权利要求6所述的氢氧化镁改性海泡石0.5-2g/L;废水中氮磷浓度5000mg/L>氮磷浓度≥1000mg/L，投加权利要求6中氢氧化镁改性海泡石2-5g/L;
先300-500r/min搅拌10-20min，后100-300r/min搅拌30-40min。
10.权利要求8或9所述的方法在制备氮磷缓释肥中的应用，其特征在于，将过滤后收集的滤渣，40-50℃烘干即得。
说明书
一种利用氢氧化镁改性海泡石同步回收废水中氮磷的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术与环境资源循环利用技术领域，具体地涉及一种利用氢氧化镁改性海泡石同步回收废水中氮磷的方法。
背景技术
现有污水处理厂提标(一级B提升到一级A)，涉及到氨氮、总氮、总磷深度处理问题，已经生化处理、且COD小于60mg/L污水，再去除总氮、总磷将非常困难，因现场已不具备增加除氨氮、总磷工艺及装备条件。工业污水排放和农牧养殖业的发展，会带来河道、渠沟、湿地等氨氮、总氮、总磷深度处理问题，同样这些场所因其流域面积较大，也不能现场安装设备进行处理条件。目前国内外工业废水或养殖废水中脱氮除磷的方法主要有化学法、物理法、生化法和吸附法。物理法和化学法存在过程复杂且成本较高，沉泥容易产生二次污染、再生方法不完善等缺点。生化法脱氮除磷因其高效、无二次污染等优势而被广泛运用于实际工程应用中，但对中高浓度氮磷废水依然存在技术上的难题，而且无法实现对氮、磷的同步去除。
吸附技术以其高效快速、操作简单、无二次污染、吸附剂可再生利用等优点，越来越受到环境工作者的重视。氮、磷排放一方面会造成环境污染，另一方面也可作为一种肥料资源再利用。因此在氮磷废水的处理过程中，氮磷的效回收再利用尤为重要。目前单纯采用吸附剂的吸附法，无法有效去除废水的氮、磷，因吸附剂往往不具备对污水中氮、磷的反应活性。且氮、磷在污水中均以可溶液性组成存在，只有达到分子水平的化学反应才能有效去除，重结晶是一种不错的方法，但结晶产物细小不易回收。以天然矿物为基材，采用重结晶法同步回收废水中氮磷，可有效解决这一问题。
海泡石是一种天然纤维状富镁硅酸盐矿物，标准化学式为Si12O30Mg8(OH)4·8H2O，其结构单元由两层硅氧四面体和中间一层镁氧八面体组成，四面体的顶层是连续的，每6个硅氧四面体顶角相反，因此形成发明内容
针对有技术的不足，本发明的目的是在于提供一种吸附能力强的氢氧化镁改性海泡石。
本发明的另一目的在于提供上述改性海泡石在废水净化中的应用。
本发明的再一个目的在于提供一种利用废水中的氮磷制得的氮磷缓释肥。
为了实现上述技术目的，本发明首先提供了氢氧化镁改性海泡石的制备方法，包括以下步骤：
(1)海泡石与水混合制成悬液;
(2)氨水加入悬液中活化;
(3)将氯化镁水溶液加入步骤(2)活化后的溶液中;
(4)加入烷基磺酸盐，搅拌，静置，过滤，去除杂质，烘干即得。
步骤(1)海泡石为粉末状，与水按质量比1-2：10混合，200-500r/min搅拌20-30min。优选300r/min搅拌20-30min。
所述海泡石以纯天然海泡石原矿粉为原料，过200目筛。
步骤(2)将浓度为25%的氨水与步骤(1)的悬液按照质量比1.5-2:10混合，200-300r/min搅拌50-70min，进行活化。优选200r/min搅拌60min。
步骤(3)所述氯化镁水溶液是指将氯化镁与水按照1-2:10的质量比配成氯化镁水溶液;氯化镁水溶液按照与步骤(3)活化后溶液的质量比1:1-2混合。
步骤(4)烷基磺酸盐按照与步骤(4)得到的混合溶液的质量比0.1-0.2:10混合，于60-70℃下搅拌2.5-4h，转速200-300r/min，优选转速200r/min;静置10-12h，过滤，将过滤后的滤渣冲洗以去除氯离子、磺酸盐，55-60℃下烘干，得到氢氧化镁改性海泡石。
本发明进一步提供了上述制备方法制得的氢氧化镁改性海泡石。
本发明提供了上述制备方法制得的氢氧化镁改性海泡石在废水净化处理中的应用。
本发明提供了上述制备方法制得的氢氧化镁改性海泡石在回收废水中氮和/或磷中的应用。
本发明提供了上述制备方法制得的氢氧化镁改性海泡石在制备含氮磷的土壤改良剂或缓释肥中的应用。
本发明提供一种回收废水中氮和/或磷的方法，包括以下步骤：
(1)废水pH值调至7.5-10;
(2)加入吸附能力强的原材料，先快速搅拌，后慢速搅拌，静置1-2h，过滤;所述吸附能力强的原材料为本发明制得的氢氧化镁改性海泡石、硅藻土、沸石、膨润土、多孔或纤维状无机非金属矿物材料。
上述方法中，当选择氢氧化镁改性海泡石回收废水中氮和/或磷时，投加方法为，废水中氮磷浓度≤100mg/L，投加本发明制得的氢氧化镁改性海泡石0.1-0.5g/L;废水中1000mg/L≥氮磷浓度>100mg/L，投加本发明制得的氢氧化镁改性海泡石0.5-2g/L;氮磷浓度废水中5000mg/L>氮磷浓度≥1000mg/L，投加本发明制得的氢氧化镁改性海泡石2-5g/L;先300-500r/min搅拌10-20min，后100-300r/min搅拌30-40min，静置1-2h。
本发明还提供了上述回收废水中氮和/或磷的方法在制备氮磷缓释肥中的应用，是将步骤(2)过滤后收集的滤渣，40-50℃烘干即得。
本发明以天然海泡石为原料，以镁盐为改性剂，将氢氧化镁包覆在海泡石表面，制备了氢氧化镁改性海泡石，以改性海泡石为沉淀剂，通过海泡石本身具备的吸附性结合鸟粪石沉淀法同步回收中高浓度废水中的氮磷。海泡石的吸附性使水体局部氨氮、磷酸盐浓度增大，有利于磷酸铵镁的生成，形成动态平衡，还能够作为晶种促进鸟粪石晶体的长大。
本发明制备的镁盐改性海泡石同时结合了物理吸附法和沉淀结晶法，通过盐改性增大吸附容量，同时能以包覆在海泡石表面的Mg(OH)2为沉淀剂，以磷酸铵镁结晶的形式固定氮磷，达到氮磷回收的效果。本发明制备的氢氧化镁改性海泡石，相对天然海泡石比表面积从48.46m2/g提高至75.02m2/g，平均孔径从12.3102nm提升至14.4290，孔容从0.009207cm3/g提升至0.143775cm3/g。本发明制备的氢氧化镁改性海泡石，相对天然海泡石镁元素含量16.46%提升至31.43%。经本发明改性海泡石处理的氮磷废水，氨氮浓度、总磷浓度均有60%以上的去除率，去除的氮磷主要以磷酸铵镁晶体的形式担载于海泡石的孔洞结构中，实现了氮磷的同步回收。
本发明方法适用于氨氮、磷酸盐同时或一种超标的工农业废水以及河道、湖泊富营养化水体处置，达到前期预处理，为后期的深度处理降低难度、成本，具有节约能耗、绿色环保的优势。
