CN106334518B - 一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法 - Google Patents
一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106334518B CN106334518B CN201610864341.2A CN201610864341A CN106334518B CN 106334518 B CN106334518 B CN 106334518B CN 201610864341 A CN201610864341 A CN 201610864341A CN 106334518 B CN106334518 B CN 106334518B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- attapulgite
- iron
- solution
- phosphorus
- waste acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 59
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 102
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims abstract description 94
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 94
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 61
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 12
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 claims description 7
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 6
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006701 autoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003933 environmental pollution control Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28009—Magnetic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法，属于水污染治理技术领域。它包括凹凸棒土和纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:(5‑7)；它的制备方法步骤为：A、对废酸液进行鼓泡；B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6‑7；C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为15℃‑30℃；D、在500‑700转的转速下，以0.5‑3d/s的速度在氮气保护下投加氨水溶液；E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土；F、晶化30‑60min后，抽滤、干燥。它使用钢铁厂酸洗废酸液制取纳米四氧化三铁，并将其与凹凸棒土进行复合，用于河道和湖泊磷的吸附处理，处理后可在外加磁场的条件下进行回收。
Description
技术领域
本发明涉及水污染治理技术领域，是一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法。
背景技术
在钢铁产业生产的过程中，为了去除钢铁表面的一层氧化膜，常使用酸洗的方法；在酸洗的过程中由于酸液质量分数的降低，其酸洗效果也会大大的降低，所以在整个生产过程中就会产生大量的废酸液，酸洗过程中产生的废酸液中铁离子的含量可以达到100—200g/L，钢铁行业大量的废酸液无法进行合理的处置，其对环境产生了较大的危害。目前对于废酸液的处置方法主要有高温焙烧法、蒸发法回收酸、铁盐结晶法、离子交换法、膜处理法以及化学转化法(以废治废)等。但是以上方法在运行的过程中存在：不适宜小型钢厂使用、产生二次污染、成本高、浪费能源等大量的问题。
中国发明专利，公开号：CN102372308A，公开日：2012-3-14，公开了一种含铁酸洗废液生产聚合氯化铝铁混凝剂的工艺。利用酸洗废液和含铝原料进行产品生产，使用该专利所生产的絮凝剂，虽然能够兼顾铁系和铝系混凝剂的长处，但是同时也具有二者的缺点，使用的过程中会升高处理水的铝含量，且性质不稳定难以保存。
凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石(Attapulgite)为主要组分的一种粘土矿物，凹凸棒土是一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状，凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，目前将凹凸棒土应用到水处理方面也日益增加，其对氮、磷以及重金属都有较好的吸附效果。
中国发明专利，公开号：CN102786646A，公开日：2012年11月21日，公开了一种酸改性凹凸棒土-聚氨酯多孔材料及其制备方法和应用，属于无机-有机材料合成技术领域。该发明所公开的酸改性凹凸棒土-聚氨酯多孔材料的制备方法，是先将凹凸棒土改性制成酸改性凹凸棒土，再加入多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂、水和催化剂混合搅拌均匀，然后加入二异氰酸酯于50～70℃下搅拌发泡，最后于90～105℃熟化1～2h，冷却后制得。使用该发明制取的改性凹凸棒土吸附剂，虽然提高了吸附效果，但是存在难以回收的缺点，且其中添加的有机物在使用的过程中有释放的风险。
中国发明专利，公开号：102755883A，公开日：2012-10-31，一种凹凸棒土负载纳米铁材料的制备方法，以酸化改性后的凹凸棒土为负载材料，在惰性气体保护条件下，以KBH4、NaBH4、N2H4等为还原剂，将铁盐或亚铁盐还原成零价铁，利用凹凸棒土多孔道特点，使纳米铁颗粒充分分散并固定负载在凹凸棒土材料上。与未负载的纳米铁相比，该发明制备的凹凸棒土负载纳米铁材料具有更好分散性与稳定性，粒径分布更加均匀，不易形成颗粒团聚和自氧化；在水溶液有更好的悬浮性与稳定性；对环境污染物具有更强的氧化降解能力，更长的有效反应时间，更好的吸附容量。该材料有望在实际环境污染治理与修复工程中得到广泛应用，填补了国内外的空白。其不足之处在于：凹凸棒土负载纳米零价铁处理污水时是参与反应的，主要是利用其还原性，也易被氧化；处理污水后多已被氧化，无法在磁场下进行回收。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术的钢材生产行业在酸洗的过程中，会产生大量的难以处置的含有很高铁的酸洗废液的问题，本发明提供了一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法。它使用钢铁厂酸洗废酸液制取纳米四氧化三铁，并将其与凹凸棒土进行复合，用于河道和湖泊中磷的吸附处理，处理后可在外加磁场的条件下进行回收。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种可回收的磁性磷吸附剂，包括凹凸棒土和纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:(5-7)。
一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其步骤为：
A、对废酸液进行鼓泡；
B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6-7；
C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为15℃-30℃；
D、在500-700转的转速下，以0.5-3滴/s的速度在氮气保护下投加氨水溶液；
E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土；生成的中间产物是黑色的，变黑表明反应完全，中间产物是氢氧化铁和四氧化三铁的混合物质，其中大多数是四氧化三铁。
F、晶化30-60min后，抽滤、干燥，晶化是重结晶的过程，在这里开始形成纳米产物，也是在此时纳米铁由于凹凸棒的吸附作用结合到一起。
本发明将凹凸棒土与制取的磁性四氧化三铁进行复合，用于处理含磷过高的河湖水，吸附后可以在外加磁场下回收磁性凹凸棒土，进而可以回收其吸收的磷元素，主要起吸附作用的是凹凸棒土，拥有凹凸棒土的吸附能力，凹凸棒土可以吸附的，本发明所制备的吸附剂均可以吸附，主要重点是对磷的吸收，主要优势在于可以回收。
优选地，废酸液来自钢铁厂酸洗废酸液制取纳米四氧化三铁，然后与凹凸棒土复合来制取磁性磷吸附剂的。本发明的目的就是资源化利用钢铁酸洗废液，可以解决钢材酸洗废液难以处置的问题，并对其进行了资源化的利用，这样可以变废为宝。
优选地，步骤A中调节Fe3+/Fe2+摩尔比值在(2-5):1；只有在这个条件下反应才可以顺利的进行，才能形成磁性材料。
优选地，步骤B中调节pH时应搅拌，最好高速搅拌，以防止生成氢氧化铁沉淀。
优选地，步骤E中加入的凹凸棒土的量应满足：m总铁/m凹凸棒土＝1:(5-7)。加入的凹凸棒土过多的话，过多的凹凸棒土无法结合磁性材料，加少了又是对磁性材料的一种浪费。
优选地，步骤F中抽滤时应使用乙醇或去离子水进行润洗3至5次。乙醇可以吸水，可以清洗时去除部分水分。
优选地，干燥的温度应控制在30-50℃，干燥8-12小时。
优选地，步骤E中加入凹凸棒土后，继续以500-700转的转速进行高速搅拌；高速搅拌是使反应充分。
优选地，步骤D中投加0.3-0.7mol/L的氨水溶液。
优选地，鼓泡的时间是由废酸液的Fe3+/Fe2+摩尔比值来决定的。根据废酸液中的二价铁和三价铁的成分来确定鼓泡时间，调节到合适的范围。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的废酸液来自钢铁厂酸洗废酸液用于制取纳米四氧化三铁，然后与凹凸棒土复合来制取磁性磷吸附剂的，本发明的目的就是资源化利用钢铁酸洗废液，可以解决钢材酸洗废液难以处置的问题，并对其进行了资源化的利用，这样可以变废为宝；
(2)本发明主要起吸附作用的是凹凸棒土，拥有凹凸棒土的吸附能力，凹凸棒土可以吸附的，此吸附剂均可以吸附，主要重点是对磷的吸收，将凹凸棒土与制取的磁性四氧化三铁进行复合，用于处理含磷过高的河湖水，吸附后可以在外加磁场下回收磁性凹凸棒土，进而可以回收其吸收的磷元素；
(3)本发明面积较大时，可以使用移动的磁体进行回收，对吸附剂可以进行碱液洗脱，回收效率在70％左右；
(4)本发明制备的磁性磷吸附剂是一种较好的吸附材料，对磷有较好的吸附效果，且制备简便、价格便宜，且原位吸附河流湖泊中的磷后，在外加磁场的条件下可直接回收磷吸附材料，避免二次污染；
(5)本发明制备的一种可回收的磁性磷吸附剂，与现有技术中的高温焙烧法、蒸发法回收酸、铁盐结晶法、离子交换法、膜处理法以及化学转化法(以废治废)等方法相比，原位吸附河流湖泊中的磷后，在外加磁场的条件下可直接回收磷吸附材料，避免二次污染，适宜小型钢厂使用成本低，节省能源。
附图说明
图1为本发明的制取流程图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
结合图1，一种可回收的磁性磷吸附剂，包括凹凸棒土和纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:6，即，纳米铁的总质量与凹凸棒土的总质量之比为1:6。
一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其步骤为：
A、对废酸液进行鼓泡，调节Fe3+/Fe2+摩尔比值在4:1；在这个条件下反应可以顺利的进行，才能形成磁性材料；鼓泡的时间是由废酸液的Fe3+/Fe2+摩尔比值来决定的，根据废酸液中的二价铁和三价铁的组分比例来确定鼓泡时间，调节到合适的范围；
废酸液来自钢铁厂酸洗废酸液，首先制取纳米四氧化三铁，然后与凹凸棒土复合来制取磁性材料，本发明的目的就是资源化利用钢铁酸洗废液，可以解决钢材酸洗废液难以处置的问题，并对其进行了资源化的利用，这样可以变废为宝。
B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6.8，调节pH时应高速搅拌，以防止生成氢氧化铁沉淀；
C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为28℃；
D、在630转的转速下，以2滴/s的速度在氮气保护下投加0.6mol/L的氨水溶液；氮气保护的目的是防止Fe2+被氧化；
E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土，加入的凹凸棒土的量应满足：m总铁/m凹凸棒土＝1:6。若加入的凹凸土过多，过多的凹凸棒土无法结合磁性材料，加少了又是对磁性材料的一种浪费；该步骤中生成的中间产物是黑色的，变黑表明反应完全；加入凹凸棒土后，继续以500-700转的转速进行高速搅拌，高速搅拌是使反应充分；
F、晶化36min后，抽滤、干燥，晶化是重结晶的过程，在这里开始形成纳米产物，也是在此时纳米铁由于凹凸棒土的吸附作用结合到一起；抽滤时应使用乙醇或去离子水进行润洗3次，乙醇可以吸水，能够在清洗时去除部分水分；干燥的温度应控制在35℃，干燥9小时。
其中，纳米产物(即纳米铁)的粒径为10-35nm，比表面积在65-85m2/g，与现有技术先比，主要特点在于负载在凹凸棒土上后，吸附磷以后可以回收。
本发明将凹凸棒土与制取的磁性四氧化三铁进行复合，用于处理含磷过高的河湖水，吸附后可以在外加磁场下回收磁性凹凸棒土，进而可以回收其吸收的磷元素，主要起吸附作用的是凹凸棒土，拥有凹凸棒土的吸附能力，凹凸棒土可以吸附的物质，本发明制备的吸附剂均可以吸附，主要重点是对磷的吸收，主要优势在于可以回收。
实施例1
一种可回收的磁性磷吸附剂，包括凹凸棒土和纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:5。
一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其步骤为：
A、对废酸液进行鼓泡，调节Fe3+/Fe2+摩尔比值在2:1；在这个条件下反应可以顺利的进行，才能形成磁性材料；鼓泡的时间是由废酸液的Fe3+/Fe2+摩尔比值来决定的，根据废酸液中的二价铁和三价铁的成分来确定鼓泡时间，调节到合适的范围；
B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6，调节pH时应高速搅拌，以防止生成氢氧化铁沉淀；
C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为15℃；
D、在500转的转速下，以0.5滴/s的速度在氮气保护下投加0.3mol/L的氨水溶液；
E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土，加入的凹凸棒土的量应满足：m总铁/m凹凸棒土＝1:5。加入的凹凸棒土过多的话，过多的凹凸棒土无法结合磁性材料，加少了又是对磁性材料的一种浪费；生成的中间产物是黑色的，变黑表明反应完全；加入凹凸棒土后，继续以500转的转速进行高速搅拌，高速搅拌是使反应充分；
F、晶化30min后，抽滤、干燥，晶化是重结晶的过程，在这里开始形成纳米产物，也是在此时纳米铁由于凹凸棒的吸附作用结合到一起；抽滤时应使用乙醇或去离子水进行润洗3次，乙醇可以吸水，可以在清洗时去除部分水分；干燥的温度应控制在30℃，干燥8小时。
纳米铁的平均粒径33nm，比表面积74m2/g，使用配置的总磷浓度为50mg/L，100ml，加入5g本发制备的复合材料(即吸附剂)，搅拌60min，监测吸附率可达91％。在磁场下将其快速分离，将分离的复合凹凸棒土放在浓度为0.1mol的氢氧化钠溶液中进行解吸附，向解吸附后的磷溶液中投加100g/L的氯化钙溶液，沉淀回收磷，经检测最终回收率可达83％。
实施例2
一种可回收的磁性磷吸附剂，包括凹凸棒土和纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:7。
一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其步骤为：
A、对废酸液进行鼓泡，调节Fe3+/Fe2+摩尔比值在5:1；在这个条件下反应可以顺利的进行，才能形成磁性材料；鼓泡的时间是由废酸液的Fe3+/Fe2+摩尔比值来决定的，根据废酸液中的二价铁和三价铁的成分来确定鼓泡时间，调节到合适的范围；
废酸液来自钢铁厂酸洗废酸液制取纳米四氧化三铁，然后与凹凸棒土复合来制取的，本发明的目的就是资源化利用钢铁酸洗废液，可以解决钢材酸洗废液难以处置的问题，并对其进行了资源化的利用，这样可以变废为宝。
B、对鼓泡后的废酸液调节pH为7，调节pH时应高速搅拌，以防止生成氢氧化铁沉淀；
C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为30℃；
D、在700转的转速下，以3d/s的速度在氮气保护下投加0.7mol/L的氨水溶液；
E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土，加入的凹凸棒土的量应满足：m总铁/m凹凸棒土＝1:7。加入的凹凸棒土过多的话，过多的凹凸棒土无法结合磁性材料，加少了又是对磁性材料的一种浪费；生成的中间产物是黑色的，变黑表明反应完全；加入凹凸棒土后，继续以700转的转速进行高速搅拌，高速搅拌是使反应充分；
F、晶化60min后，抽滤、干燥，晶化是重结晶的过程，在这里开始形成纳米产物，也是在此时纳米铁由于凹凸棒的吸附作用结合到一起；抽滤时应使用乙醇或去离子水进行润洗5次，乙醇可以吸水，可以在清洗时去除部分水分；干燥的温度应控制在50℃，干燥12小时。
纳米铁的平均粒径35nm，比表面积在85m2/g，使用配置的总磷浓度为50mg/L，100ml，加入5g本发制备的复合材料(即吸附剂)，搅拌70min，监测吸附率可达95％。在磁场下将其快速分离，将分离的复合凹凸棒土放在浓度为0.1mol的氢氧化钠溶液中进行解吸附，向解吸附后的磷溶液中投加100g/L的氯化钙溶液，沉淀回收磷，经检测最终回收率可达85％。
实施例3
一种可回收的磁性磷吸附剂，包括凹凸棒土和纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:6。
一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其步骤为：
A、对废酸液进行鼓泡，调节Fe3+/Fe2+摩尔比值在3:1；在这个条件下反应才可以顺利的进行，才能形成磁性材料；鼓泡的时间是由废酸液的Fe3+/Fe2+摩尔比值来决定的，根据废酸液中的二价铁和三价铁的成分来确定鼓泡时间，调节到合适的范围；
B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6.5，调节pH时应高速搅拌，以防止生成氢氧化铁沉淀；
C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为20℃；
D、在600转的转速下，以2d/s的速度在氮气保护下投加0.5mol/L的氨水溶液；
E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土，加入的凹凸棒土的量应满足：m总铁/m凹凸棒土＝1:6。加入的凹凸棒土过多的话，过多的凹凸棒土无法结合磁性材料，加少了又是对磁性材料的一种浪费；生成的中间产物是黑色的，变黑表明反应完全；加入凹凸棒土后，继续以500-700转的转速进行高速搅拌，高速搅拌是使反应充分；
F、晶化50min后，抽滤、干燥，晶化是重结晶的过程，在这里开始形成纳米产物，也是在此时纳米铁由于凹凸棒的吸附作用结合到一起；抽滤时应使用乙醇或去离子水进行润洗4次，乙醇可以吸水，可以在清洗时去除部分水分；干燥的温度应控制在45℃，干燥11小时。
纳米铁的平均粒径10nm，比表面积为65m2/g，使用配置的总磷浓度为50mg/L，100ml，加入5g本发制备的复合材料(即吸附剂)，搅拌65min，监测吸附率可达92％。在磁场下将其快速分离，将分离的复合凹凸棒土放在浓度为0.1mol的氢氧化钠溶液中进行解吸附，向解吸附后的磷溶液中投加100g/L的氯化钙溶液，沉淀回收磷，经检测最终回收率可达83％。
钢材生产行业在酸洗的过程中，会产生大量的难以处置的含有很高铁的酸洗废液。对当地的生态环境产生了很强的破坏力。凹凸棒土是一种比表面积很大，对磷具有很强吸附效果的天然吸附剂，在使用的过程中难以回收吸附的磷。使用钢铁厂酸洗废酸制取纳米四氧化三铁，并将其与凹凸棒土进行复合。用于河道和湖泊磷的吸附处理，处理后可在外加磁场的条件下进行回收。
本发明制备的磁性磷吸附剂是一种较好的吸附材料，对磷有较好的吸附效果，且制备简便、价格便宜，且原位吸附河流湖泊中的磷后，在外加磁场的条件下可直接回收磷吸附材料，避免二次污染。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种可回收的磁性吸附剂在磷吸附领域中的应用，其特征在于：所述的磁性吸附剂包括凹凸棒土和纳米四氧化三铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:(5-7)，磁性吸附剂的制备方法为：
A、调节废酸液中Fe3+/Fe2+摩尔比值在(2-5):1，对废酸液进行鼓泡；
B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6-7；
C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为15℃-30℃；
D、在500-700转的转速下，以0.5-3滴/s的速度在氮气保护下投加氨水溶液；
E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土后继续以500-700转的转速进行搅拌；
F、晶化30-60min后，抽滤、干燥。
2.根据权利要求1所述的一种可回收的磁性吸附剂在磷吸附领域中的应用，其特征在于，废酸液来自钢铁厂酸洗废酸液，制取纳米四氧化三铁，然后与凹凸棒土复合来制取磁性磷吸附剂。
3.根据权利要求1所述的一种可回收的磁性吸附剂在磷吸附领域中的应用，其特征在于，步骤B中调节pH时应搅拌，以防止生成氢氧化铁沉淀。
4.根据权利要求2所述的一种可回收的磁性吸附剂在磷吸附领域中的应用，其特征在于，步骤F中抽滤时应使用乙醇或去离子水进行润洗3至5次。
5.根据权利要求1所述的一种可回收的磁性吸附剂在磷吸附领域中的应用，其特征在于，干燥的温度应控制在30-50℃，干燥8-12小时。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种可回收的磁性吸附剂在磷吸附领域中的应用，其特征在于，步骤D中投加0.3-0.7mol/L的氨水溶液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610864341.2A CN106334518B (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610864341.2A CN106334518B (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106334518A CN106334518A (zh) | 2017-01-18 |
| CN106334518B true CN106334518B (zh) | 2019-08-06 |
Family
ID=57839571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610864341.2A Expired - Fee Related CN106334518B (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106334518B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109482186A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-03-19 | 华南师范大学 | 一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料及其制备方法与应用 |
| CN109589915A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-09 | 广州润方环保科技有限公司 | 一种利用钢铁酸洗废液和农林废弃物制备去除六价铬的磁性生物炭的方法及其应用 |
| CN109589914A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-09 | 广州润方环保科技有限公司 | 一种利用中药药渣同步热解和磁化制备磁性生物炭的方法及其应用 |
| CN110694586B (zh) * | 2019-10-17 | 2022-04-29 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种高效吸附水体中抗生素的复合材料、制备方法及应用 |
| CN115155514A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-10-11 | 重庆交通大学 | 一种硅藻土基磁性吸附除磷剂及其制备方法 |
| CN115318243A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-11 | 江西省水利科学院 | 一种磁性除磷颗粒吸附材料及其制备方法和应用 |
| CN115818818B (zh) * | 2022-12-23 | 2025-01-07 | 华夏碧水环保科技股份有限公司 | 一种原位回收磁性催化剂的污水处理系统 |
| CN116371353B (zh) * | 2023-04-06 | 2024-11-12 | 广东工业大学 | 镧磁性铁改性凹凸棒土除磷吸附剂及其应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102659189A (zh) * | 2012-02-28 | 2012-09-12 | 天津工业大学 | 一种酸洗废液制备磁性Fe3O4纳米粉体的方法 |
| CN103769040A (zh) * | 2012-10-18 | 2014-05-07 | 明光市恒大棒粉厂 | 一种凹凸棒粘土吸附剂制备方法 |
| CN104707564B (zh) * | 2015-03-16 | 2018-03-16 | 环境保护部南京环境科学研究所 | 一种凹凸棒土的制备方法及其处理重金属废水的方法 |
-
2016
- 2016-09-29 CN CN201610864341.2A patent/CN106334518B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106334518A (zh) | 2017-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106334518B (zh) | 一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法 | |
| CN104707564B (zh) | 一种凹凸棒土的制备方法及其处理重金属废水的方法 | |
| CN102755883B (zh) | 凹凸棒土负载纳米铁材料的制备方法 | |
| CN104307849B (zh) | 一种电解锰渣固化/稳定化处理方法 | |
| CN111718719B (zh) | 一种硫化纳米零价铁-酸活化蒙脱石复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN103464166B (zh) | 一种以铁尾矿为载体的负载型过渡金属催化剂的制备方法以及降解有机污染物的方法 | |
| CN105797679B (zh) | 一种同步去除废水氨氮和磷酸根的沸石改性方法 | |
| CN103785855B (zh) | 一种多组分有机改性的膨润土嵌载纳米零价铁的制备方法 | |
| CN101314496A (zh) | 改性膨润土负载纳米铁水处理剂及其制备方法 | |
| CN105107471A (zh) | 巯基木质纤维素/蒙脱土复合重金属吸附剂及制备与应用 | |
| CN106517705B (zh) | 受污染的河道底泥的修复剂及其制备方法和应用 | |
| CN105597667B (zh) | 悬浮球型凹凸棒吸附剂的制备方法及其处理工业废水中重金属的应用 | |
| CN105148835B (zh) | 颗粒型13x分子筛/凹凸棒土负载纳米铁‑镍材料及其制备方法 | |
| CN108714423A (zh) | 一种水处理用复合磁性纳米催化材料及其制备和应用 | |
| CN105110392A (zh) | 一种非选择性重金属废水快速净化剂 | |
| CN106964197A (zh) | 一种颗粒活性炭负载纳米铁复合滤芯材料及其制备方法 | |
| CN110054370B (zh) | 一种河道底泥固化稳定修复药剂及其制备方法 | |
| CN108046392A (zh) | 一种污水处理剂 | |
| CN105253962A (zh) | 一种除砷剂的制备方法及应用 | |
| CN101613081B (zh) | 用于处理有机废水的纳米铁碳微电解材料的制备方法 | |
| CN110026169A (zh) | 一种聚合物基纳米碳酸镧材料、制备方法、应用及再生方法 | |
| CN108745322A (zh) | 改性沸石微球吸附材料及其制备方法和应用 | |
| CN104045123A (zh) | 利用羧基化磁性氧化石墨烯去除废水中二价镉的方法 | |
| CN103755004A (zh) | 负载零价复合金属的强酸性树脂复合材料、其制法和应用 | |
| CN108187609A (zh) | 一种海泡石负载纳米零价铁材料及其制备工艺和用途 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190806 |