一種葉臘石的改性方法及其作為水體除磷吸附劑的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對(duì)葉臘石進(jìn)行改性的方法以及將改性后的葉臘石作為吸附劑在水體除磷中的應(yīng)用，通過將葉臘石置于密封的無機(jī)強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液中靜置多日、洗凈、烘干后碎成不同粒徑，或在400～600℃的條件下烘焙1～4h，冷卻后過篩。改性后的葉臘石對(duì)水體中的磷具有較好的吸附效果，其飽和吸附量可以達(dá)到3.96mg/g，改性后的葉臘石作為吸附劑具有經(jīng)濟(jì)便宜的特點(diǎn)，其在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中具有廣闊的前景。
【專利說明】一種葉臘石的改性方法及其作為水體除磷吸附劑的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料改性及水體處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及ー種對(duì)葉臘石進(jìn)行改性的方法以及將改性后的葉臘石作為吸附劑在水體除磷中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)代的發(fā)展，大量含磷化學(xué)產(chǎn)品的使用，導(dǎo)致了水體富營養(yǎng)化甚至引起赤潮。在我國，約92%的河流和湖泊都處于半富營養(yǎng)化或營養(yǎng)化狀態(tài)，嚴(yán)重破壞了水體生態(tài)環(huán)境，威脅水生生物的生存和人類健康，水體富營養(yǎng)化已成為當(dāng)今世界面臨的重大環(huán)境問題。我國“十一五”計(jì)劃也把太湖、巢湖、滇池的水體作為重點(diǎn)治理之一。
[0003]目前，除磷的主要方法有生物除磷、化學(xué)沉淀法、吸附法等。各類生物除磷方法只是將各類磷酸鹽磷轉(zhuǎn)移至大量的污泥中，磷回收及污泥處置都十分困難；化學(xué)沉淀法除磷效果較好，但成本高，同時(shí)產(chǎn)生的大量化學(xué)污泥也難于處理；吸附法是ー種エ藝簡單、經(jīng)濟(jì)可行、同時(shí)可實(shí)現(xiàn)磷回收的除磷方法，近年來逐漸受到重視。
[0004]葉臘石是黏土礦物的ー種，屬結(jié)晶結(jié)構(gòu)為2:1型的層狀含水鋁硅酸鹽礦物引，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為Al2Si4Oltl(OH)2，其用途廣泛。現(xiàn)有技術(shù)中雖然有很多對(duì)葉臘石進(jìn)行改性的方法和應(yīng)用，但并未有見諸于文獻(xiàn)的將葉臘石進(jìn)行改性后用作富營養(yǎng)化水體除磷的公開報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新的對(duì)葉臘石進(jìn)行改性的方法以及將改性后的葉臘石作為吸附劑在水體除磷中的應(yīng)用，為富營養(yǎng)化的水體除磷提供了ー種新的思路及更多的選擇。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明人對(duì)葉臘石的改性方法及其改性后的吸附性能進(jìn)行了大量的研究，并提供如下的技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明的葉臘石的改性方法，包括酸改性、堿改性或熱改性，具體為:
[0008]所述的酸改性是將葉臘石置于密封的無機(jī)強(qiáng)酸溶液中靜置多日、洗浄、烘干后碎成不同粒徑；
[0009]上述技術(shù)方案中，所述的無機(jī)強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
[0010]優(yōu)選的，所述的無機(jī)強(qiáng)酸溶液為鹽酸溶液，其濃度為I?9mol/L。
[0011]進(jìn)ー步的，所述鹽酸溶液的濃度為6mol/L。
[0012]所述的堿改性是將葉臘石置于密封的無機(jī)強(qiáng)堿溶液中靜置多日、洗浄、烘干后碎成不同粒徑；
[0013]上述技術(shù)方案中，所述的無機(jī)強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0014]優(yōu)選的，酸改性或堿改性后的烘干溫度為105?180°C。
[0015]優(yōu)選的，酸改性或堿改性后的葉臘石的粒徑為40?100目。
[0016]所述的熱改性是將葉臘石在400?600°C的條件下烘焙I?4h，冷卻后過篩。
[0017]本發(fā)明也提供了將上述改性后的葉臘石作為水體除磷吸附劑的應(yīng)用。[0018]優(yōu)選的，所述的水體溫度為10~45°C。
[0019]優(yōu)選的，所述的水體pH值≥5。
[0020]通過試驗(yàn)觀察表明，改性后的葉臘石對(duì)水體中的磷具有較好的吸附效果，其飽和吸附量可以達(dá)到3.96mg/g,改性后的葉臘石作為吸附劑具有經(jīng)濟(jì)便宜的特點(diǎn)，其在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中具有廣闊的前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例2采用不同改性方法處理葉臘石后的吸附效果柱狀圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例3采用不同濃度鹽酸處理葉臘石后的吸附效果柱狀圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例4改性后的不同粒徑葉臘石的吸附效果折線圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例5改性后的葉臘石處理不同溫度的含磷水體的吸附效果折線圖；
[0026]圖5是本發(fā)明實(shí)施例6改性后的葉臘石處理不同pH值的含磷水體的吸附效果折線圖；
[0027]圖6是本發(fā)明實(shí)施例1改性后的葉臘石處理不同濃度含磷水體的吸附效果折線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]1、下述實(shí)施例中磷的分析測定采用:鑰銻抗分光光度法。
[0030]2、配制下述實(shí)施例中所用的磷溶液，備用:
[0031]將磷酸二氫鉀(KH2PO4)置于烘箱中，在110°C下干燥2h后取出，室溫下冷卻。稱取磷酸二氫鉀0.2197g溶于蒸餾水，移入IOOOmL容量瓶，用蒸餾水稀釋至標(biāo)線，得濃度為50mg/L (以P計(jì))的儲(chǔ)備液。實(shí)驗(yàn)需要的原水由儲(chǔ)備液稀釋而得，pH值由lmol/L的HCl或NaOH溶液調(diào)節(jié)。
[0032]實(shí)施例1葉臘石改性
[0033]酸改姓:取IOOg葉臘石于250ml燒杯中，分別加入200ml不同濃度(lmol/L、3mol/L、6m0l/L、9m0l/L)的鹽酸溶液，密封，靜置7天，洗浄，在105°C下烘干，敲碎，過40目、60目、80目、100目篩子，得不同酸度改性的葉臘石樣品。
[0034]堿改性:取IOOg葉臘石于250ml燒杯中，加入200ml20wt%的NaOH溶液，密封，靜置7天，洗浄，在105°C下烘干，敲碎過40目篩，得堿改性的葉臘石樣品。
[0035]熱改性:取IOOg葉臘石于馬弗爐中，400°C焙燒4h，冷卻后取出過40目篩，得到熱改性的葉臘石樣品。
[0036]實(shí)施例2改性方法對(duì)磷吸附效果的影響
[0037]分別取3g經(jīng)6mol/L HCl溶液，20wt%Na0H溶液，熱改性和未處理過的葉臘石置于250ml錐形瓶中，加入100ml25ppm磷酸二氫鉀溶液，25°C恒溫振蕩4h，檢測含磷量。
[0038]由圖1可知，酸改性后的葉臘石對(duì)磷的吸附效果明顯好于其他改性和沒改性的葉臘石。
[0039]實(shí)施例3酸改性濃度的選擇
[0040]分別取3g經(jīng)不同濃度(lmol/L、3mol/L、6mol/L、9mol/L)的HCl溶液改性后的葉臘石，置于250ml錐形瓶中，加入100ml25ppm磷酸二氫鉀溶液，25°C恒溫振蕩4h，檢測含磷。
[0041]由圖2可知，酸的濃度對(duì)改性后的葉臘石的磷吸附影響并不大，但相對(duì)來說在HCl濃度6mol/L下改性的葉臘石的吸附效果最好。
[0042]實(shí)施例4葉臘石粒徑的選擇
[0043]分別選取經(jīng)6mol/L的HCl酸改性，過40目、60目、80目、100目篩子后的葉臘石3g置于250ml錐形瓶中，加入100ml25ppm磷酸二氫鉀溶液，25°C恒溫振蕩4h，檢測含磷量。
[0044]通常粒子的粒徑越小，比表面積越大，吸附效果越好。由圖3可知，當(dāng)粒徑大于80目時(shí)，粒徑越小，吸附效果越好，但當(dāng)粒徑小于80目后，其吸附能力基本不變。
[0045]實(shí)施例5溫度對(duì)吸附的影響
[0046]取3g6mol/L HCl改性后的葉臘石置于250ml錐形瓶中，加入100ml25ppm磷酸二氫鉀溶液，分別使其在0°C、10°C、25°C、35°C、45°C下恒溫振蕩4h，檢測含磷量。
[0047]由圖4可知，過高或過低的溫度都將影響葉臘石的吸附效果。當(dāng)溫度為25°C時(shí)葉臘石的吸附效果最好。
[0048]實(shí)施例6pH值對(duì)吸附的影響
[0049]取3g6mol/L HCl改性后的葉臘石置于250ml錐形瓶中，加入100ml25ppm磷酸二氫鉀溶液，將pH值分別調(diào)為3、4、5、6、7、8，25°C恒溫振蕩4h，檢測含磷量。
[0050]由圖5可知，pH值對(duì)葉臘石的吸附效果有較大的影響，當(dāng)PH小于5時(shí)，其吸附效果隨PH的增大而增大，當(dāng)PH大于5后,其吸附效果基本穩(wěn)定。
[0051 ] 實(shí)施例7不同濃度含磷水體的吸附研究
[0052]準(zhǔn)確配置一定濃度的磷酸二氫鉀溶液(0.5?250ppm)，置于具塞瓶中，依次加入3g6mol/L HCl處理后的葉臘石，pH調(diào)為5，25°C恒溫振蕩36h，檢測磷含量。
[0053]由圖6可知，當(dāng)磷的初始含量小于5ppm時(shí)葉臘石可將其吸附至0.1ppm以下,符合污水排放標(biāo)準(zhǔn)，并通過計(jì)算推出葉臘石的飽和吸附量為3.96mg/g。
[0054]綜上所述，改性后的葉臘石對(duì)水體中的磷具有較好的吸附效果，作為吸附劑具有經(jīng)濟(jì)便宜的特點(diǎn)，其在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中具有廣闊的前景。
[0055]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0056]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種葉臘石的改性方法，包括酸改性、堿改性或熱改性，其特征在于: 所述的酸改性是將葉臘石置于密封的無機(jī)強(qiáng)酸溶液中靜置多日、洗浄、烘干后碎成不同粒徑； 所述的堿改性是將葉臘石置于密封的無機(jī)強(qiáng)堿溶液中靜置多日、洗浄、烘干后碎成不同粒徑； 所述的熱改性是將葉臘石在400?600°C的條件下烘焙I?4h，冷卻后過篩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于:所述的無機(jī)強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性方法，其特征在于:所述的無機(jī)強(qiáng)酸溶液為鹽酸溶液，其濃度為I?9mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性方法，其特征在于:所述鹽酸溶液的濃度為6mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于:所述的無機(jī)強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于:所述酸改性或堿改性后的烘干溫度為 105 ?180°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于:所述酸改性或堿改性后的葉臘石的粒徑為40?100目。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法處理后的葉臘石在水體除磷中作為吸附劑的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在干:所述的水體溫度為10?45°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于:所述的水體pH值>5。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK103446998SQ201310419326
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】路建美, 蔣軍, 李華 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)張家港工業(yè)技術(shù)研究院