本發(fā)明涉及絮凝劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑、其制備方法和利用該絮凝劑進(jìn)行污水處理的方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，衍生出了一系列環(huán)境問題。其中水污染已引起全球的重視，治理水污染刻不容緩。絮凝工藝在解決水污染的應(yīng)用最為普遍，其中絮凝劑的性能起著關(guān)鍵作用。研制一種高效、實用、便宜、無毒的絮凝劑是必然的趨勢。無機-天然有機復(fù)合絮凝劑因具有高效絮凝性能成為目前水處理領(lǐng)域的研究熱點。無機絮凝劑主要通過鋁鐵鎂硅系等無機物質(zhì)制備，而這些原料可以從礦物中獲得。磷礦石中含有鈣、鎂、鋁、鐵、硅等多種元素可作為絮凝劑原料。我國磷礦石總量豐富，但80％以上的磷礦石屬于中低品位磷礦，不能直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。制鋁是百色地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)，在獲得豐厚的收入的同時產(chǎn)生大量的赤泥廢渣。這些廢渣帶來嚴(yán)重的污染問題。據(jù)此，我們設(shè)想將中低品位的磷礦石和赤泥作為原料，市售的菊粉來合成復(fù)合絮凝劑，不僅實現(xiàn)廢棄資源的再利用，還能為水處理技術(shù)的發(fā)展提供一種新的選擇。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑及其制備方法，該絮凝劑的制備方法簡單，所得絮凝劑具有較好的絮凝效果，COD的去除率達(dá)到95.0％，濁度的去除率達(dá)到96.1％，色度的去除率可達(dá)到88.3％；且所用原料磷礦石、赤泥均為廢棄物，能實現(xiàn)資源的更大利用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)磷礦石的高溫活化：將磷礦石粉碎成過100-150目篩的細(xì)粉；取過篩后的磷礦石細(xì)粉于坩堝中，在600-800℃的溫度下保溫4-6h，對其進(jìn)行高溫活化；

(2)赤泥的處理：用干燥箱將赤泥烘干至含水率小于5％，然后將其粉碎、研磨成過100-150目篩的赤泥細(xì)粉；取赤泥細(xì)粉和H⁺濃度為6-10mol/L的酸溶液按照固液比為5-7：1在容器中混勻，然后一起置于溫度為80-90℃的恒溫水浴鍋中加熱反應(yīng)，待反應(yīng)2-3h后取出并趁熱過濾，所得濾液為鋁鐵浸取液；

(3)復(fù)合絮凝劑的制備：將鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉按照重量比為7-11：7-11：3-5混合進(jìn)行反應(yīng)即得所述磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑。

較優(yōu)地，由于磷礦石粉中含有五氧化二磷、二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂等多種物質(zhì)，各自的特點不同，故所述步驟(1)中對磷礦石粉進(jìn)行高溫活化時，采用程序控溫的方式升溫至600-800℃，且升溫速率為8-10℃/min，使得各組分都能得到較好地得到活化處理。

較優(yōu)地，所述步驟(1)中所用的磷礦石為五氧化二磷含量為不大于25％的低品位磷礦，利用低品位的磷礦，不會與工業(yè)生產(chǎn)資源，且能使資源被充分利用。

較優(yōu)地，所述步驟(2)中用干燥箱將赤泥烘干時，設(shè)置干燥箱的溫度為75-85℃。溫度過高會對赤泥的組分產(chǎn)生影響，溫度過低影響生產(chǎn)的效率。

本發(fā)明研究中，經(jīng)過試驗驗證，在制備絮凝劑時，隨著鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉反應(yīng)時間的變化，對絮凝劑的污水處理效果有較大影響，當(dāng)鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉混合反應(yīng)的時間為80-210min，絮凝劑的絮凝效果相對較好；更優(yōu)選的時間為120min。

較優(yōu)地，所述步驟(3)中鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉混合反應(yīng)時，先向反應(yīng)容器燒杯中加入鋁鐵浸取液，然后在攪拌的同時加入高溫活化的磷礦石，混勻后，再加入菊粉進(jìn)行反應(yīng)。

在復(fù)合絮凝劑的制備過程中，鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉的用量比是絮凝劑效果的關(guān)鍵因素之一，優(yōu)選地，所述步驟(3)中混合反應(yīng)時，鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉的重量比為9：9：4。

本發(fā)明還提供利用該磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑處理污水的方法，具體為：先將污水的pH值調(diào)至9-10，然后按照體積比為廢水：復(fù)合絮凝劑為100:2-3的比例向廢水中加入復(fù)合絮凝劑進(jìn)行處理。

較優(yōu)地，污水處理時，還需調(diào)節(jié)污水的溫度為20-30℃。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的制備方法簡單易行，可以規(guī)?；a(chǎn)。

2、本發(fā)明的方法以低品位磷礦粉、赤泥和菊粉為原料，實現(xiàn)了廢棄資源的充分利用，且磷礦粉經(jīng)高溫活化處理、赤泥經(jīng)浸提后與菊粉反應(yīng)，能夠起到協(xié)同作用，所制得的絮凝劑用于污水的處理，絮凝效果好。

3、由于復(fù)合絮凝劑的絮凝機理非常復(fù)雜，本發(fā)明還優(yōu)化了利用該磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑處理污水的方法，通過確定廢水的pH值，廢水的溫度、絮凝劑的投入量等影響因子的數(shù)值，獲得更優(yōu)的污水處理效果，使COD、濁度和色度的去除率分別達(dá)到了95.0％、96.1％和88.3％

【附圖說明】

圖1為鋁鐵浸取液的用量變化時所得絮凝劑的水處理效果；

圖2為高溫活化的磷礦石用量變化時所得絮凝劑的水處理效果；

圖3為菊粉的用量變化時所得絮凝劑的水處理效果；

圖4為鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石、菊粉的反應(yīng)時間變化時所得絮凝劑的水處理效果。

【具體實施方式】

為了更清楚地表達(dá)本發(fā)明，以下通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，為了驗證本發(fā)明的效果，將所得復(fù)合絮凝劑用于處理百色市大華化工廠的工業(yè)廢水，檢測廢水的COD、濁度、色度和pH。處理時按照體積比為廢水：復(fù)合絮凝劑為100:3的比例向廢水中加入復(fù)合絮凝劑處理十分鐘，然后測定處理后廢水的COD、濁度、色度。所取廢水的COD、濁度、色度的測試結(jié)果如表1所示。

表1工業(yè)廢水水質(zhì)情況

實施例1

一種磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)磷礦石的高溫活化：將磷礦石粉碎成過100目篩的細(xì)粉；取過篩后的磷礦石細(xì)粉于坩堝中，在600℃的溫度下保溫6h，對其進(jìn)行高溫活化；

(2)赤泥的處理：用干燥箱將赤泥烘干至含水率小于5％，然后將其粉碎、研磨成過100目篩的赤泥細(xì)粉；取赤泥細(xì)粉和濃度為6mol/L的鹽酸按照固液比為5：1在容器中混勻，然后一起置于溫度為85℃的恒溫水浴鍋中加熱反應(yīng)，待反應(yīng)2h后取出并趁熱過濾，所得濾液為鋁鐵浸取液；

(3)復(fù)合絮凝劑的制備：將鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉按照重量比為9：9：4混合進(jìn)行反應(yīng)即得所述磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑。

用所得絮凝劑處理上述污水，COD、濁度和色度的去除率各自達(dá)到了88.1％、90.2％和85.6％。

實施例2

一種磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)磷礦石的高溫活化：將五氧化二磷含量不大于25％的低品位磷礦石粉碎成過150目篩的細(xì)粉；取過篩后的磷礦石細(xì)粉于坩堝中，然后使用馬弗爐對其進(jìn)行高溫活化，采用程序控溫的方式進(jìn)行升溫，且升溫速率為8℃/min，然后在800℃的溫度下保溫4h；

(2)赤泥的處理：用溫度設(shè)為75℃干燥箱將赤泥烘干至含水率小于5％，然后將其粉碎、研磨成過100目篩的赤泥細(xì)粉；取赤泥細(xì)粉和濃度為10mol/L的鹽酸按照固液比為7：1在容器中混勻，然后一起置于溫度為90℃的恒溫水浴鍋中加熱反應(yīng)，待反應(yīng)2h后取出并趁熱過濾，所得濾液為鋁鐵浸取液；

(3)復(fù)合絮凝劑的制備：按鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉的重量比為11：7：5稱取原料，先向燒杯中加入鋁鐵浸取液，然后在攪拌的同時加入高溫活化的磷礦石，混勻后，再加入菊粉進(jìn)行反應(yīng)，混合反應(yīng)100min，即得所述磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑。

用所得絮凝劑處理上述污水，COD、濁度和色度的去除率各自達(dá)到了89.1％、90.9％和86.1％。

實施例3

一種磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)磷礦石的高溫活化：將五氧化二磷含量為20％的低品位磷礦石粉碎成過120目篩的細(xì)粉；取過篩后的磷礦石細(xì)粉于坩堝中，然后使用馬弗爐對其進(jìn)行高溫活化，采用程序控溫的方式進(jìn)行升溫，且升溫速率為10℃/min，然后在700℃的溫度下保溫5h；

(2)赤泥的處理：用溫度設(shè)為80℃干燥箱將赤泥烘干至含水率小于5％，然后將其粉碎、研磨成過120目篩的赤泥細(xì)粉；取赤泥細(xì)粉和濃度為8mol/L的鹽酸按照固液比為6：1在容器中混勻，然后一起置于溫度為85℃的恒溫水浴鍋中加熱反應(yīng)，待反應(yīng)2h后取出并趁熱過濾，所得濾液為鋁鐵浸取液；

(3)復(fù)合絮凝劑的制備：按鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉的重量比為9：9：4稱取原料，先向燒杯中加入鋁鐵浸取液，然后在攪拌的同時加入高溫活化的磷礦石，混勻后，再加入菊粉進(jìn)行反應(yīng)，混合反應(yīng)100min，即得所述磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑。

用所得絮凝劑處理上述污水，COD、濁度和色度的去除率各自達(dá)到了90.1％、91.2％和83.6％。

實施例4-10

實施例4-10的制備方法與實施例3的不同之處在于鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉的重量比不同，分別為5-17:9:4，取整數(shù)比，制取得到復(fù)合絮凝劑后，分別按照前述的方法處理前述的工業(yè)廢水，測定處理后廢水的COD、濁度、色度，并計算COD、濁度和色度的去除率，將結(jié)果繪制成曲線圖，如圖1所示。從圖1可以看出，隨著鋁鐵浸取液的用量增加，污水的處理效果先逐步增加，后又降低，在三者的比例為9：9：4，絮凝劑絮凝的效果最好，COD、濁度和色度的去除率各自達(dá)到了90.1％、92.2％和84.6％。

實施例11-14

實施例11-14的制備方法與實施例3的不同之處在于鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉的重量比不同，分別為15:5-11:2，取整數(shù)比，制取得到復(fù)合絮凝劑后，分別按照前述的方法處理前述的工業(yè)廢水，測定處理后廢水的COD、濁度、色度，并計算COD、濁度和色度的去除率，將結(jié)果繪制成曲線圖，如圖2所示。從圖2可以看出，隨著鋁鐵浸取液的用量增加，污水的處理效果先逐步增加，后又降低，在三者的比例為15：9：2，絮凝劑絮凝的效果最好，COD、濁度和色度的去除率各自達(dá)到了82.9％、83.5％和70.5％。

實施例15-21

實施例15-21的制備方法與實施例3的不同之處在于鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉的重量比不同，分別為15:9:2-8，取整數(shù)比，制取得到復(fù)合絮凝劑后，分別按照前述的方法處理前述的工業(yè)廢水，測定處理后廢水的COD、濁度、色度，并計算COD、濁度和色度的去除率，將結(jié)果繪制成曲線圖，如圖3所示。從圖3可以看出，隨著鋁鐵浸取液的用量增加，污水的處理效果先逐步增加，后又降低，在三者的比例為15：9：2，絮凝劑絮凝的效果最好，COD、濁度和色度的去除率各自達(dá)到了85.2％、87.5％和80.8％。

實施例22-28

實施例22-28的制備方法與實施例3的不同之處在于鋁鐵浸取液、高溫活化的磷礦石和菊粉混合反應(yīng)的時間不同，由30min逐漸增加到210min，制取得到復(fù)合絮凝劑后，分別按照前述的方法處理前述的工業(yè)廢水，測定處理后廢水的COD、濁度、色度，并計算COD、濁度和色度的去除率，將結(jié)果繪制成曲線圖，如圖4所示。從圖4可以看出，隨著反應(yīng)時間的增加，所得絮凝劑的污水處理效果先逐步增加，后又降低，當(dāng)反應(yīng)時間為120min時，絮凝劑絮凝的效果最好，COD、濁度和色度的去除率各自達(dá)到了90.4％、92.8％和89.5％。

實施例29

本發(fā)明對所得的磷礦石-赤泥-菊粉復(fù)合絮凝劑處理污水的方法進(jìn)行優(yōu)化，具體為：先將污水的pH值調(diào)至9-10，并調(diào)節(jié)污水的溫度為20-30℃，然后按照體積比為廢水：復(fù)合絮凝劑為100:2-3的比例向廢水中加入復(fù)合絮凝劑進(jìn)行處理。

實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工業(yè)廢水的pH為10，溫度為25℃左右，廢水：復(fù)合絮凝劑的體積比為100:3時，COD、濁度和色度的去除率分別達(dá)到了95.0％、96.1％和88.3％。

上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實施例的詳細(xì)說明，但實施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。