CN111644144A - 一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111644144A CN111644144A CN202010547469.2A CN202010547469A CN111644144A CN 111644144 A CN111644144 A CN 111644144A CN 202010547469 A CN202010547469 A CN 202010547469A CN 111644144 A CN111644144 A CN 111644144A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slag powder
- water body
- preparation
- magnetic material
- adsorbing material
- 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.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 95
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 76
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 48
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 47
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 44
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 13
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 12
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- -1 biological methods Chemical compound 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N alumane;iron Chemical compound [AlH3].[Fe] KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 1
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 1
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- IPCXNCATNBAPKW-UHFFFAOYSA-N zinc;hydrate Chemical compound O.[Zn] IPCXNCATNBAPKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0233—Compounds of Cu, Ag, Au
- B01J20/0237—Compounds of Cu
-
- 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
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/024—Compounds of Zn, Cd, Hg
- B01J20/0244—Compounds of Zn
-
- 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
-
- 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
- B01J20/28014—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 form
-
- 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
- B01J20/28014—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 form
- B01J20/28016—Particle form
- B01J20/28019—Spherical, ellipsoidal or cylindrical
-
- 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
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
- C02F1/488—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields for separation of magnetic materials, e.g. magnetic flocculation
-
- 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
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4875—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being a waste, residue or of undefined composition
- B01J2220/4887—Residues, wastes, e.g. garbage, municipal or industrial sludges, compost, animal manure; fly-ashes
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
本发明提供了一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：将铜火法冶炼渣破碎、研磨，得铜渣粉；将锌冶炼水萃渣破碎、研磨，得锌渣粉；将铜渣粉和锌渣粉混匀，然后向其中加入粘结剂，进行造粒，得吸附材料前驱体；将吸附材料前驱体以2‑5℃/min的速度升温至80‑120℃，保温1‑4h，然后以5‑10℃/min的速度升温至120‑300℃，保温1‑5h，冷却，制得。该吸附材料具有制备成本低、除磷效果好、吸附容量大、制备过程简单易于操作以及不会产生二次污染的优点。
Description
技术领域
本发明属于环保材料技术领域，具体涉及一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用。
背景技术
由于工业生产的迅猛发展，大量含磷的废水排入江河湖泊中，增加了水体中营养物质的负荷，从而引起水体中藻类与水生物大量繁殖。最近几年云南滇池、安徽巢湖、太湖等湖泊频繁爆发大规模蓝藻事件，国家环保部门对此提出了多项措施进行控制以此来缓解严峻的形式。目前，已经有很多技术应用于磷的去除，如生物法、化学混凝法、离子交换法、膜分离法、人工湿地法、电化学法和吸附法等。其中，吸附法被认为是处理江海湖泊富磷水体的主要方法，具有较好的应用前景，其具有高效、经济、易操作及无二次污染等优点。根据已有的资料表明，常用的磷吸附剂主要有稀土氧化物、铁复合氧化物、铁铝复合氧化物、磁性吸附材料和其他的吸附物质，其中，稀土元素反应时间较长，且速度较慢；铁铝锆等复合氧化物反应较快，但是对磷的去除率不高，性价比较低，现有的磁性吸附材料的制备成本较高，现在只停留于试验阶段，无法大规模投入生产使用，其他的吸附物质在使用时需要添加絮凝剂，会产生大量的化学污泥，污泥沉淀到水体底部，最终可能导致被固定的磷再次释放。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用，该磁性材料可有效解决现有的净化材料存在的吸附容量小、吸附速率慢、易造成二次污染以及成本高的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水体除磷磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铜火法冶炼渣破碎、研磨，得铜渣粉；
(2)将锌冶炼水萃渣破碎、研磨，得锌渣粉；
(3)将铜渣粉和锌渣粉混匀，然后向其中加入粘结剂，进行造粒，得吸附材料前驱体；
(4)将步骤(3)中的吸附材料前驱体以2-5℃/min的速度升温至80-120℃，保温1-4h，然后以5-10℃/min的速度升温至120-300℃，保温1-5h，冷却，制得。
采取上述方案所产生的有益效果为：火法冶炼铜的过程中，原材料经过焙烧后得到铁磁性物质，该类物质具有较强的磁性，锌水萃冶炼过程中需要添加石灰，冶炼后最终生成大量的活性含钙硅酸矿物，将两者混合用于去除水体中的磷，去除过程中活性含钙硅酸盐发生水解，生成羟基和钙离子，当羟基和钙离子与水体中的磷酸根接触后反应生成羟基磷灰石，羟基磷灰石是一种无毒无害的物质，处理一定时间后，由于铁磁性物质具有磁性，最终采用磁选设备将材料进行回收即可实现去除水体中磷的目的。
将铜渣粉和锌渣粉通过粘结剂粘合后造粒，第一次以2-5℃/min升温过程中主要目的在于去除粘结剂中的水，一定的升温速度，可以防止吸附材料前驱体脱水过程中发生破碎；第二次以5-10℃/min升温过程中主要目的是将粘结剂中的羟基脱出，最终转变成纳米级二氧化硅和或三氧化铝，从而起到粘结的作用，升温速度过高或过低，均会导致粘结效果变差。
进一步地，步骤(1)中铜渣粉的粒径全部小于325目。
采取上述方案所产生的有益效果为：铜渣粉粒度过大，易导致吸附材料比表面积变小，不利于去除水体中的磷，粒度过小，导致生产成本增加。
进一步地，步骤(2)中锌渣粉的粒径全部小于325目。
采取上述方案所产生的有益效果为：锌渣粉粒度过大，不利于成型，同时，使制得的吸附材料比表面积较小，不利于除磷。
进一步地，步骤(3)的吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为3-5:2-4，粘结剂的质量占铜渣粉和锌渣粉混合粉体的15-25％。
进一步地，步骤(3)的吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为4:3，铜渣粉的量多于锌渣粉的量，粘结剂的质量占铜渣粉和锌渣粉混合粉体的25％。
采取上述方案所产生的有益效果为：一定量的铜渣粉可充分提供铁磁性物质，利于后续将吸附材料利用磁选的方式从水体中吸出，提高吸附材料的分离效果；一定量的锌渣粉可以提供充足的活性硅酸钙作为反应活性位点，从而快速吸附水体中的磷，提高除磷效果；一定量的粘结剂可提高粘结效果，防止吸附材料发生破碎，利于后续磁选分离。
进一步地，步骤(3)中粘结剂由硅溶胶和或铝溶胶制成。
采取上述方案所产生的有益效果为：硅溶胶或铝溶胶经过高温处理后易脱出羟基，最终转变成具有粘结作用的纳米级二氧化硅和三氧化铝，提高粘结效果。
进一步地，步骤(3)中硅溶胶和或铝溶胶的质量浓度为5-50％。
进一步地，步骤(3)中硅溶胶和或铝溶胶的质量浓度为20-40％。
进一步地，步骤(3)中硅溶胶和或铝溶胶的质量浓度为30％。
采取上述方案所产生的有益效果为：硅溶胶和或铝溶胶的质量浓度过低，导致材料成型困难，质量浓度过高，使得细颗粒增多，导致制备的材料孔道易被堵塞，不利于后续除磷。
进一步地，步骤(3)中吸附材料前驱体的形状为球形、圆柱形或不规则颗粒状。
进一步地，步骤(3)中当吸附材料前驱体的形状为球形时，吸附材料前驱体的粒级为φ1～6mm。
进一步地，步骤(3)中当吸附材料前驱体的形状为球形时，吸附材料前驱体的粒级为φ3mm。
进一步地，步骤(3)中当吸附材料前驱体的形状为圆柱形时，吸附材料前驱体的直径为φ0.5～6mm。
进一步地，步骤(3)中当吸附材料前驱体的形状为圆柱形时，吸附材料前驱体的直径为φ3mm。
采取上述方案所产生的有益效果为：吸附材料前驱体的粒度或直径过小，设备无法实现，粒度或直径增大后，既不利于后续回收，且吸附材料的比表面积也会下降，降低除磷效果。
进一步地，步骤(4)中将步骤(3)中的吸附材料前驱体以3℃/min的速度升温至105℃，保温2h，然后以6℃/min的速度升温至220℃，保温3h。
采取上述方案所产生的有益效果为：第一阶段以3℃/min的速度升温至105℃，保温2h过程主要是去除粘结剂中的水分，此过程中的升温速度和保温温度过高会导致吸附材料发生开裂，导致吸附材料的成型率差；第二阶段以6℃/min的速度升温至220℃，保温3h的过程中主要是使得粘结剂分子中的羟基脱出，此阶段升温速度和保温温度过高或过低，均会导致粘结效果变差。
本发明所产生的有益效果为：
本发明中提供的磁性材料的原料为金属冶炼渣，原料易得，原料价格低廉，制备过程简单易于操作，制备成本低，可用于大规模批投入生产使用；该吸附材料具有吸附容量大、吸附速度快的优点，吸附过程中，利用锌冶炼水淬渣中含有的含钙硅酸盐作为反映的活性位点，含钙硅酸盐发生水解生成羟基和钙离子，羟基和钙离子与水体中的磷酸根发生反应生成羟基磷灰石，可将水体中磷酸根固定，在利用铜火法冶炼渣中存在的铁磁性物质具有磁性的性质，将吸附材料从水中磁选快速分离即可，可有效避免磁性材料中的磷二次释放。
本发明的除磷化学反应机理如下：
5Ca2++OH-+3HPO4 2-→Ca5(PO4)3(OH)↓+3H+
3Ca2++2HPO4 2-→Ca3(PO4)2↓+2H+
附图说明
图1为实施例1中磁性吸附材料图；
图2为实施例2中磁性吸附材料图；
图3为实施例3中磁性吸附材料图；
图4为实施例4中磁性吸附材料图；
图5为实施例5中磁性吸附材料图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种水体除磷磁性材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)取铜火法冶炼渣，破碎球磨，得粒径为-325目占100％的铜渣粉；
(2)取锌冶炼水萃渣，破碎球磨，得粒径为-150目占100％的锌渣粉；
(3)将铜渣粉和锌渣粉混合均匀得到混合粉体，向混合粉体中加入质量浓度为30％的硅溶胶，然后将粉体和硅溶胶置于成型设备中，最终制备出直径为3mm的柱状吸附材料前驱体，其中，吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为5∶3，粘结剂占混合粉体质量的30％；将柱状材料置于烘箱中，以2℃/min的升温速率进行升温，于100℃条件下保温2h；保温结束后，以5℃/min的升温速率进行升温，于180℃条件下保温2h，冷却后得到除磷复合吸附材料。
实施例2
一种水体除磷磁性材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)取铜火法冶炼渣，破碎球磨，得粒径为-400目占100％的铜渣粉；
(2)取锌冶炼水萃渣，破碎球磨，得粒径为-200目占100％的锌渣粉；
(3)将铜渣粉和锌渣粉混合均匀得到混合粉体，将混合粉体置于圆盘造粒机中，向混合粉体中喷洒质量浓度为40％的硅溶胶，最终制备出直径为3mm的球形吸附材料前驱体，其中，吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为5:4，粘结剂占混合粉体质量的25％；将球形吸附材料前驱体置于烘箱中，以3℃/min的升温速率进行升温，于90℃条件下保温3h；保温结束后，以8℃/min的升温速率进行升温，于220℃条件下保温1h，冷却后得到除磷复合吸附材料。
实施例3
一种水体除磷磁性材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)取铜火法冶炼渣，破碎球磨，得粒径为-400目占100％的铜渣粉；
(2)取锌冶炼水萃渣，破碎球磨，得粒径为-200目占100％的锌渣粉；
(3)将铜渣粉和锌渣粉混合均匀得到混合粉体，向混合粉体中加入质量浓度为30％的铝溶胶，然后将混合粉体和铝溶胶置于成型设备中，最终制备出直径为4mm的柱状吸附材料前驱体，其中，吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为4：3，粘结剂占混合粉体质量的25％；将柱状吸附材料前驱体置于烘箱中，以3℃/min的升温速率进行升温，于105℃条件下保温2h；保温结束后，以6℃/min的升温速率进行升温，于220℃条件下保温3h，冷却后得到除磷复合吸附材料。
实施例4
一种水体除磷磁性材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)取铜火法冶炼渣，破碎球磨，得粒径为-400目占100％的铜渣粉；
(2)取锌冶炼水萃渣，破碎球磨，得粒径为-200目占100％的锌渣粉；
(3)将铜渣粉和锌渣粉混合均匀得到混合粉体，将混合粉体置于圆盘造粒机中，向混合粉体中喷洒质量浓度为35％的铝溶胶，最终制备出直径为5mm的柱状吸附材料前驱体，其中，吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为5:3，粘结剂占混合粉体质量的40％；将柱状吸附材料前驱体置于烘箱中，以5℃/min的升温速率进行升温，于110℃条件下保温1h；保温结束后，以8℃/min的升温速率进行升温，于260℃条件下保温1h，冷却后得到除磷复合吸附材料。
实施例5
一种水体除磷磁性材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)取铜火法冶炼渣，破碎球磨，得粒径为-400目占100％的铜渣粉；
(2)取锌冶炼水萃渣，破碎球磨，得粒径为-200目占100％的锌渣粉；
(3)将铜渣粉和锌渣粉混合均匀得到混合粉体，将混合粉体置于圆盘造粒机中，向混合粉体中加入质量浓度为25％的硅溶胶和质量浓度为40％的铝溶胶，然后将混合粉体和混合溶胶置于成型设备中，最终制备出最大直径小于6mm的不规则颗粒状吸附材料前驱体，其中，吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为3:2，硅溶胶粘结剂占混合粉体质量的30％，铝溶胶粘结剂占混合粉体质量的10％；将吸附材料前驱体置于烘箱中，以4℃/min的升温速率进行升温，于110℃条件下保温1h；保温结束后，以8℃/min的升温速率进行升温，于280℃条件下保温1h，冷却后得到除磷复合吸附材料。
对比例1
一种水体除磷磁性材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)取铜火法冶炼渣，破碎球磨，得粒径为-325目占100％的铜渣粉；
(2)取锌冶炼水萃渣，破碎球磨，得粒径为-150目占100％的锌渣粉；
(3)将铜渣粉和锌渣粉混合均匀得到混合粉体，向混合粉体中加入质量浓度为30％的硅溶胶，然后将粉体和硅溶胶置于成型设备中，最终制备出直径为8mm的柱状吸附材料前驱体，其中，吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为2：1，粘结剂占混合粉体质量的60％；将柱状材料置于烘箱中，以6℃/min的升温速率进行升温，于100℃条件下保温2h；保温结束后，以15℃/min的升温速率进行升温，于350℃条件下保温2h，冷却后得到除磷复合吸附材料。
试验例
取含磷废水，其中磷含量为5.0mg/L，将其平均分成6份，分别将实施例1-5和对比例1中制得的磁性吸附材料投放进含磷废水中，净化处理10小时，参照国家标准《水质总磷的测定钼酸铵分光光度计法》《GB/T1893-1989》，测定净化后水体中总磷含量，具体数据见表1。
表1：净化前后水体中总磷含量表
通过上表得知，按照本发明实施例1-5中的方法制得的磁性吸附材料可有效去除水体中的磷，磷去除率最高可达到99.75％，远远高对比例1中的吸附材料的磷去除率，且吸附容量均大于对比例1中的吸附容量，最大达到29.65mg/g。
将对比例1中的制备方法与实施例1-5中的制备方法进行对比可知，前驱体材料的直径、干燥时的升温速度、铜渣粉和锌渣粉的比例关系以及粘结剂的使用量均对吸附效果产生一定的影响。
Claims (10)
1.一种水体除磷磁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铜火法冶炼渣破碎、研磨，得铜渣粉；
(2)将锌冶炼水萃渣破碎、研磨，得锌渣粉；
(3)将铜渣粉和锌渣粉混匀，然后向其中加入粘结剂，进行造粒，得吸附材料前驱体；
(4)将步骤(3)中的吸附材料前驱体以2-5℃/min的速度升温至80-120℃，保温1-4h，然后以5-10℃/min的速度升温至120-300℃，保温1-5h，冷却，制得。
2.如权利要求1所述的水体除磷磁性材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中铜渣粉的粒径全部小于325目。
3.如权利要求1所述的水体除磷磁性材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中锌渣粉的粒径全部小于325目。
4.如权利要求1所述的水体除磷磁性材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)的吸附材料前驱体中铜渣粉和锌渣粉的质量比为3-5:2-4，粘结剂的质量占铜渣粉和锌渣粉混合粉体的15-25％。
5.如权利要求1所述的水体除磷磁性材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中粘结剂由硅溶胶和或铝溶胶制成，硅溶胶和或铝溶胶的质量浓度为5-50％。
6.如权利要求1所述的水体除磷磁性材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中吸附材料前驱体的形状为球形、圆柱形或不规则颗粒状。
7.如权利要求1所述的水体除磷磁性材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中当吸附材料前驱体的形状为球形时，吸附材料前驱体的粒级为φ1～6mm；当吸附材料前驱体的形状为圆柱形时，吸附材料前驱体的直径为φ0.5～6mm。
8.如权利要求1所述的水体除磷磁性材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中将步骤(3)中的吸附材料前驱体以3℃/min的速度升温至105℃，保温2h，然后以6℃/min的速度升温至220℃，保温3h。
9.采用权利要求1-8中任一项所述方法制备得到水体除磷磁性材料。
10.权利要求9中得到的水体除磷磁性材料在水体除磷中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010547469.2A CN111644144B (zh) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010547469.2A CN111644144B (zh) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111644144A true CN111644144A (zh) | 2020-09-11 |
| CN111644144B CN111644144B (zh) | 2023-05-02 |
Family
ID=72347405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010547469.2A Active CN111644144B (zh) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111644144B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112058211A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-11 | 昆明理工大学 | 一种亚甲基蓝的处理方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1956803A (zh) * | 2004-04-08 | 2007-05-02 | 新源私人有限公司 | 垃圾稳定化的方法和由该方法获得的产品 |
| CN101973599A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-02-16 | 武汉理工大学 | 一种利用钢铁工业废渣吸附水中磷污染物的方法 |
| CN104707561A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-06-17 | 云南大学 | 一锅法制备多金属磁性除磷材料的方法 |
| CN105565691A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-11 | 燕京理工学院 | 一种铅锌冶炼渣基地聚合物胶凝材料及其制备方法 |
| CN106277225A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-04 | 江西理工大学 | 用高铁铜渣生产规整化铁碳微电解填料的方法 |
| CN108217815A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-06-29 | 武汉理工大学 | 一种去除污水中磷元素的方法 |
| JP2018126683A (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 国立大学法人鳥取大学 | リン吸着材及びその製造方法 |
| CN109731544A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-10 | 中国矿业大学 | 一种赤泥-炉渣-水泥复合除磷剂制备方法 |
| CN110102251A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-09 | 成都净脉智能环保科技有限公司 | 一种除磷剂及煤矸石制备除磷剂的方法 |
-
2020
- 2020-06-16 CN CN202010547469.2A patent/CN111644144B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1956803A (zh) * | 2004-04-08 | 2007-05-02 | 新源私人有限公司 | 垃圾稳定化的方法和由该方法获得的产品 |
| CN101973599A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-02-16 | 武汉理工大学 | 一种利用钢铁工业废渣吸附水中磷污染物的方法 |
| CN104707561A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-06-17 | 云南大学 | 一锅法制备多金属磁性除磷材料的方法 |
| CN105565691A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-11 | 燕京理工学院 | 一种铅锌冶炼渣基地聚合物胶凝材料及其制备方法 |
| CN106277225A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-04 | 江西理工大学 | 用高铁铜渣生产规整化铁碳微电解填料的方法 |
| JP2018126683A (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 国立大学法人鳥取大学 | リン吸着材及びその製造方法 |
| CN108217815A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-06-29 | 武汉理工大学 | 一种去除污水中磷元素的方法 |
| CN109731544A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-10 | 中国矿业大学 | 一种赤泥-炉渣-水泥复合除磷剂制备方法 |
| CN110102251A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-09 | 成都净脉智能环保科技有限公司 | 一种除磷剂及煤矸石制备除磷剂的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 董怡然等: "磁性硅酸钙复合除磷材料的制备及吸附机理", 《净水技术》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112058211A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-11 | 昆明理工大学 | 一种亚甲基蓝的处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111644144B (zh) | 2023-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108580529B (zh) | 一种重金属污染土壤的修复方法 | |
| CN111790348B (zh) | 一种利用拜耳法赤泥和电解锰渣制备球形颗粒吸附剂的方法 | |
| CN104961201B (zh) | 水处理用铁碳微电解陶粒填料的制备方法 | |
| CN100519425C (zh) | 从石煤矿中提取五氧化二钒的工艺 | |
| CN110818077A (zh) | 一种基于含硫尾矿的生物滤料及其制备方法和应用 | |
| CN104229999B (zh) | 一种用于人工湿地水处理的填料及其制备方法 | |
| CN109111207B (zh) | 一种多孔除磷陶粒及其制备方法 | |
| CN102115234A (zh) | 一种赤泥除磷絮凝剂制备方法 | |
| CN100564276C (zh) | 一种去除水中微量汞、镉离子的改性水滑石的制备方法 | |
| WO2021054116A1 (ja) | リン吸着材 | |
| CN103252216B (zh) | 一种吸附剂及其制备工艺并应用于净化中低浓度氨氮废水 | |
| CN111392804A (zh) | 一种粉煤灰净水方法 | |
| CN106622105A (zh) | 一种用碱浸剩余污泥制备磷和重金属吸附剂的方法及其应用方法 | |
| CN104353407A (zh) | 一种Fe-Mn体系吸附剂及其制备和应用方法 | |
| WO2025015812A1 (zh) | 一种复合矿物颗粒及其制备方法和应用、处理酸性含锰废水回收锰系氧化物的方法 | |
| CN115849492B (zh) | 含铀酸性废水的处理方法 | |
| CN111644144A (zh) | 一种水体除磷磁性材料及其制备方法和应用 | |
| CN111252875A (zh) | 一种含重金属废水的处理工艺 | |
| CN118304855B (zh) | 一种用于污水处理的环保高效除磷剂及其制备方法 | |
| CN113603256A (zh) | 一种高效除磷的生活污水处理剂及其制备方法 | |
| US20250026665A1 (en) | Method and device for separation and recovery of heavy metal ions by membrane-forming mineralization fixation | |
| CN113332953A (zh) | 新型除磷剂及其制备方法和使用方法 | |
| CN114735845B (zh) | 一种改性锰矿渣循环利用处理重金属离子的方法 | |
| CN103007588B (zh) | 一种烧结烟气氨法脱硫工艺产生的硫铵母液净化的方法 | |
| CN109046238B (zh) | 复合型氨氮吸附剂的制备方法及其再生方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |