一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，屬于廢水處理技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著工業的迅速發展，含有氮磷等營養物的廢水越來越多地排入江河湖海，引起水生生態系統結構和功能的變化，導致環境水體的富營養化和海域赤潮頻繁發生。污水中磷元素對水體富營養化的貢獻遠遠大于氮元素。因此，過多的磷進入淡水或海水水域造成水體富營養化，直接造成水生植物的過度生長，嚴重影響水質，破壞水生生態系統。另外，磷是一種不可再生的有限的資源，也是生產活動中重要的化工原料和農業原料。隨著世界人口的增加，農業對磷的需求量越來越多。在自然界中，幾乎不存在磷的自然循環途徑，其基本轉移路徑屬于起始于陸地、終止于海底的直線式運動，以至于陸地磷資源奇缺。如果以現在的開采速度，世界上易開采且有利用價值的磷礦石將僅能維持人類100年左右的時間。因此，磷的可持續利用問題越來越受到世界各國政府的高度重視。從富含磷的廢水中回收磷的方法是陸地上的磷資源再生的最有效的方法。從廢水中回收磷，既能解決磷污染問題，同時又能實現磷資源的可持續利用。因此，廢水除磷及回收磷的研究是當前資源環境領域面臨的重要科學問題，受到國內外廣泛關注。開發和研究與污水處理過程匹配的磷回收技術，已成為資源環境領域亟待解決的問題。
[0003]我國煤炭絕大多數為井礦開采，煤矸石產出率較高，約占煤炭產量比重11%左右，給礦區生態環境帶來種種負面影響。煤矸石主要來源于采煤和洗煤的生產過程中，是一種與煤層伴生的含碳量較低、具有污染性的固體混合廢棄物，也是目前我國排放量最大的工業固體廢棄物之一。煤矸石的堆放不僅占用大量土地資源，而且在一定條件下會發生自燃甚至爆炸事故，造成人員傷亡和煤礦排矸系統的破壞，影響安全生產。煤矸石自燃排放的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染周圍大氣環境，嚴重影響礦區居民的身體健康。煤矸石主要成分為石英和粘土礦物的高嶺土、蒙脫石、伊利石和云母等，具有一定的吸附性。加強對煤矸石的綜合利用，不僅減少煤矸石的環境污染，還可以變廢為寶，促進煤炭工業的健康發展和國民經濟的可持續發展。世界上許多國家都特別關注煤矸石的利用，將其稱為“新資源”。2012年科技部發布的《廢物資源化科技工程“十二五”專項規劃》中也明確提出重點研發煤矸石制備環保材料技術及尾渣資源化利用技術等。2013年的內蒙古自治區“8337”發展思路中，把內蒙古建成全國重要的現代煤化工生產示范基地作為8大發展定位的主要部分。作為全國產煤基地的內蒙古自治區，僅2012年的煤矸石產量為進
1.2億噸，對環境造成了嚴重的負擔。因此，大力發展煤矸石綜合利用技術，將廢物資源化是迫在眉睫的重要任務。
[0004]如果以工業廢棄物的煤矸石作為吸附劑，不僅其處理廢水的成本低廉，而且其除磷效率高，吸附容量大，能從根本上達到以廢治廢的目的，與其他處理方法相比有較大的優越性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，以便能利用煤炭開采、洗選加工過程中所產生的固體廢棄物煤矸石對廢水中的磷進行處理，將廢水中磷吸附回收，實現以廢治廢的效果。
[0006]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下。
[0007]—種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其步驟如下
[0008](1)將煤矸石粉碎，過60?200目篩；
[0009](2)將煤矸石加入含磷濃度為10mg/L的溶液中進行攪拌，用分光光度法對濾液中的磷進行定量分析，計算除磷率；
[0010](3)在不同的pH條件下進行同樣的實驗，調查pH對煤矸石吸附磷的影響；
[0011](4)改變煤矸石投加量的條件下，研究吸附磷的特性，其具體步驟為:對煤矸石粉末進行表征一研究對磷的吸附性一確定磷吸附模式一最終評價煤矸石的實用性。
[0012]利用上述方法，在常溫，中性pH的條件下，煤矸石對250ml，10mg/L含磷溶液的吸附降解率可達100%。煤矸石的最大吸附量可達為0.599mg/g(P mg/每克煤矸石)，高于純高嶺土的吸附量(0.56mg/g)。而且煤矸石吸附磷的量隨pH的增加而增加。煤矸石吸附磷的過程屬于Langmuir吸附等溫模式，吸附動力學方程屬于準二級方程。
[0013]該發明的有益效果在于:本發明方法采用煤炭開采、洗選加工過程中所產生的固體廢棄物煤矸石對廢水中的磷進行處理，處理后溶液中磷的濃度小于0.0lppm，遠低于水體富營養化的標準(0.5ppm)，取得了非常理想的效果。以煤矸石作為吸附材料處理廢水，不僅整個過程成本低廉、操作簡單，還使工業廢棄物的煤矸石得以利用，將廢水中磷吸附回收，實現以廢治廢的效果。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明實施例中所使用方法技術路線示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明的【具體實施方式】進行描述，以便更好的理解本發明。
[0016]實施例
[0017]如圖1所示的煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其步驟如下
[0018](1)將煤矸石粉碎，過60?200目篩；
[0019](2)將煤矸石加入含磷濃度為10mg/L的溶液中進行攪拌，用分光光度法對濾液中的磷進行定量分析，計算除磷率；
[0020](3)在不同的pH條件下進行同樣的實驗，調查pH對煤矸石吸附磷的影響；
[0021](4)改變煤矸石投加量的條件下，研究吸附磷的特性，其具體步驟為:對煤矸石粉末進行表征一研究對磷的吸附性一確定磷吸附模式一最終評價煤矸石的實用性。
[0022]利用上述方法，在常溫，中性pH的條件下，煤矸石對250ml，10mg/L含磷溶液的吸附降解率可達100%。煤矸石的最大吸附量可達為0.599mg/g(P mg/每克煤矸石)，高于純高嶺土的吸附量(0.56mg/g)。而且煤矸石吸附磷的量隨pH的增加而增加。煤矸石吸附磷的過程屬于Langmuir吸附等溫模式，吸附動力學方程屬于準二級方程。
[0023]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其特征在于:其步驟如下: (1)將煤矸石粉碎，過60?200目篩; (2)將煤矸石加入含磷濃度為10mg/L的溶液中進行攪拌，用分光光度法對濾液中的磷進行定量分析，計算除磷率； (3)在不同的pH條件下進行同樣的實驗，調查pH對煤矸石吸附磷的影響； (4)改變煤矸石投加量的條件下，研究吸附磷的特性，其具體步驟為:對煤矸石粉末進行表征一研究對磷的吸附性一確定磷吸附模式一最終評價煤矸石的實用性。2.根據權利要求1所述煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其特征在于:所述方法中，在常溫，中性pH的條件下，煤矸石對250ml，10mg/L含磷溶液的吸附降解率可達100%，煤矸石吸附磷的量隨pH的增加而增加，煤矸石吸附磷的過程屬于Langmuir吸附等溫模式，吸附動力學方程屬于準二級方程。
【專利摘要】本發明涉及一種煤矸石吸附回收廢水中的磷的方法，其步驟如下(1)將煤矸石粉碎，過60～200目篩；(2)將煤矸石加入含磷濃度為10mg/L的溶液中進行攪拌，用分光光度法對濾液中的磷進行定量分析，計算除磷率；(3)在不同的pH條件下進行同樣的實驗，調查pH對煤矸石吸附磷的影響；(4)改變煤矸石投加量的條件下，研究吸附磷的特性，其具體步驟為：對煤矸石粉末進行表征→研究對磷的吸附性→確定磷吸附模式→最終評價煤矸石的實用性。本發明方法不僅整個過程成本低廉、操作簡單，還使工業廢棄物的煤矸石得以利用，將廢水中磷吸附回收，實現以廢治廢的效果。
【IPC分類】C02F1/28, C02F1/58
【公開號】CN105481041
【申請號】CN201510051443
【發明人】白淑琴, 穆浩榮, 娜仁高娃, 張玲玲
【申請人】內蒙古大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年1月28日