專利名稱：一種用于水處理的無(wú)機(jī)改性礦化垃圾的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制新材料領(lǐng)域，尤其涉及一種用于水處理的無(wú)機(jī)改性礦化垃圾的制備方法。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)エ業(yè)和城市生活廢水一般是混合后集中處理，導(dǎo)致污水中同時(shí)含有大量的有機(jī)污染物、磷酸鹽和各種其它污染物，污水處理工藝復(fù)雜且效率不高。常規(guī)的污水處理エ藝一般利用生物和化學(xué)相結(jié)合的方法除磷，但除磷效果不夠好，難以去除低濃度的磷酸根。研究表明，當(dāng)湖泊中磷酸根的濃度達(dá)到0.03mg/L就可以引 起富營(yíng)養(yǎng)化。而吸附法是去除低濃度磷酸根的有效方法，其中最為關(guān)鍵的是開(kāi)發(fā)高效吸附劑。污水中難降解有機(jī)污染物一般是通過(guò)混凝沉淀、化學(xué)氧化等エ藝去除?；炷恋韺?duì)溶解性的難降解有機(jī)污染物去除效果較差；化學(xué)氧化對(duì)難降解有機(jī)物具有選擇性，且處理成本高，不適合處理量大面廣的城鎮(zhèn)污水。礦化垃圾是指在填埋場(chǎng)中填埋多年(在上海一般至少在8-10年以上，北方地區(qū)10年以上)，基本達(dá)到穩(wěn)定化，已可進(jìn)行開(kāi)采利用的垃圾。我國(guó)現(xiàn)有幾十座衛(wèi)生和準(zhǔn)衛(wèi)生城市生活垃圾填埋場(chǎng)和一般堆場(chǎng)，已填入或堆放垃圾幾千萬(wàn)噸。當(dāng)中的ー些垃圾經(jīng)8-10年的降解后，基本上達(dá)到了穩(wěn)定化狀態(tài)，因而被稱為礦化垃圾。在上海市，這種礦化垃圾至少有4000萬(wàn)噸(老港垃圾填埋場(chǎng)2000萬(wàn)噸，市區(qū)和郊區(qū)歷年來(lái)的堆場(chǎng)、江鎮(zhèn)堆場(chǎng)等近2000萬(wàn)噸)。北京、天津、廣州等城市所堆存的礦化垃圾估計(jì)也有幾千萬(wàn)噸。因此這些礦化垃圾的資源非常充足，可以認(rèn)為是取之不絕用之不盡的。與一般土壌相比，礦化垃圾具有容重較小、孔隙率高、有機(jī)質(zhì)含量高、陽(yáng)離子交換容量(CEC)大、吸附和交換能力強(qiáng)的特點(diǎn)。特別是陽(yáng)離子交換容量，礦化垃圾的陽(yáng)離子交換容量更是高達(dá)0. 068mol/100g以上，比普通的砂土高出數(shù)十倍(同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，第34卷第10期，1360頁(yè))。另外其孔隙率高，比表面積大，是ー種理想的吸附載體，經(jīng)過(guò)改性的礦化垃圾可以成為ー種有效的水處理劑。公開(kāi)號(hào)為102241435A的發(fā)明專利公開(kāi)了ー種利用礦化垃圾材料燒結(jié)制備磷聚填料的方法，該方法是將礦化垃圾和加入鋁鹽混凝劑得到的脫水污泥混合后再高溫?zé)Y(jié)，得到小顆粒對(duì)磷酸根吸附有一定的效果，但燒結(jié)后，表面羥基消失，不能和磷酸根發(fā)生配位交換，僅靠表面的范德華力作用，處理效果相對(duì)較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中礦化垃圾對(duì)磷酸根處理效果差的不足，提供一種用于水處理的無(wú)機(jī)改性礦化垃圾的制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟I)在50-70 0C水浴攪拌條件下，把堿溶液滴加到鋁鹽溶液中，控制OH/Al3+=L 5^2. 5 (摩爾比)，將產(chǎn)物在室溫下老化1(T15小時(shí)，制備得到聚合羥基鋁溶液；
2)將經(jīng)8 15年填埋得到的礦化垃圾，粉碎，過(guò)5(T100目篩，加入到上述聚合羥基鋁溶液中，每毫升聚合羥基鋁溶液加入l 6g礦化垃圾，攪拌30mirTl00min，得到的產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌過(guò)濾后，在60-90°C下烘干，研磨，過(guò)5(Tl00目篩，得到無(wú)機(jī)改性的礦化垃圾。因?yàn)槭堑渭拥?，溶液濃度過(guò)大滴加的速度需要更慢不太好控制，因此，步驟I)中所述的堿溶液濃度為0. 4^0. 5mol/L;鋁鹽溶液濃度為0. 2^0. 4mol/L。所述的鋁鹽為水溶性鋁鹽，不然滿足不了溶液中對(duì)其濃度的要求。步驟I)中所述的堿溶液為常用的堿溶液，強(qiáng)堿或弱堿都可以，如NaOH溶液和NaCO3溶液等；所述的鋁鹽溶液也無(wú)特殊要求，常用的鋁鹽溶液有AlCl3溶液。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用廢棄的垃圾經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間填埋后得到 的礦化垃圾，價(jià)格便宜，豐富易得。羥基鋁表面富含羥基，對(duì)磷酸根有很好的吸附作用，因?yàn)榱姿岣奈綑C(jī)理是通過(guò)和羥基發(fā)生配位交換，將磷酸根固定在吸附劑表面，有足夠多的羥基就會(huì)大大提高吸附劑對(duì)磷酸根的吸附量，同樣道理對(duì)砷酸根等污染物也有較好的吸附效果。
具體實(shí)施例方式以下進(jìn)ー步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例實(shí)施例I在50°C水浴攪拌條件下，把0. 5mol/L的NaOH溶液滴加0. 4mol/L的AlCl3溶液中，控制0H_/Al3+=2. 5 (摩爾比)，將產(chǎn)物在室溫下老化15小吋，制備得到聚合羥基鋁溶液；將經(jīng)15年填埋得到的礦化垃圾，粉碎，過(guò)50目篩，加入到上述聚合羥基鋁溶液中，每毫升聚合羥基鋁溶液加入6g礦化垃圾，攪拌lOOmin，得到的產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌過(guò)濾后，在90°C下烘干，研磨，過(guò)100目篩，得到無(wú)機(jī)改性的礦化垃圾。將制得的改性礦化垃圾用于處理含有磷酸根廢水處理，去除率為84. 2%，吸附量達(dá)到8. 2mg/g(以磷計(jì))。而未經(jīng)改性的礦化垃圾對(duì)相同濃度的磷酸根的吸附去除率僅為5. 1%。實(shí)施例2在70°C水浴攪拌條件下，把0. 4mol/L的Na2CO3溶液滴加0. 2mol/L的AlCl3溶液中，控制0H_/A13+=1. 5(摩爾比)，將產(chǎn)物在室溫下老化10小時(shí)，制備得到聚合羥基鋁溶液；將經(jīng)8年填埋得到的礦化垃圾，粉碎，過(guò)100目篩，加入到上述聚合羥基鋁溶液中，每毫升聚合羥基鋁溶液加入Ig礦化垃圾，攪拌30min，得到的產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌過(guò)濾后，在60°C下烘干，研磨，過(guò)100目篩，得到無(wú)機(jī)改性的礦化垃圾。將制得的改性礦化垃圾用于處理同時(shí)含有磷酸根和砷酸根的廢水處理，對(duì)兩種污染物的去除率分別為81. 4%和79. 3%，吸附量分別達(dá)到7. 2mg/g (以磷計(jì))和11. 7mg/g (以砷計(jì))。而未經(jīng)改性的礦化垃圾對(duì)相同濃度的磷酸根和砷酸根的吸附去除率僅分別為4. 2%和 5. 3%o實(shí)施例3在50°C水浴攪拌條件下，把0. 5mol/L的NaOH溶液滴加0. 2mol/L的AlCl3溶液中，控制0H_/Al3+=2. 4 (摩爾比)，將產(chǎn)物在室溫下老化15小時(shí)，制備得到聚合羥基鋁溶液；將經(jīng)10年填埋得到的礦化垃圾，粉碎，過(guò)100目篩，加入到上述聚合羥基鋁溶液中，每毫升聚合羥基鋁溶液加入5g礦化垃圾，攪拌90min，得到的產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌過(guò)濾后，在90°C下烘干，研磨，過(guò)50目篩，得到無(wú)機(jī)改性的礦化垃圾。
將制得的改性礦化垃圾用于處理含有神酸根的廢水處理，對(duì)砷酸根的去除率為85.8%，吸附量達(dá)到15.3mg/g (以砷計(jì))。而未經(jīng)改性的礦化垃圾對(duì)相同濃度的砷酸根的吸附去除率僅為3. 6%。
權(quán)利要求
1.一種用于水處理的無(wú)機(jī)改性礦化垃圾的制備方法，其特征在于步驟如下 1)在50-70°C水浴攪拌條件下，把堿溶液滴加到鋁鹽溶液中，控制0H_與Al3+的摩爾比為I. 5^2. 5，將產(chǎn)物在室溫下老化1(T15小時(shí)，制備得到聚合羥基鋁溶液； 2)將經(jīng)8 15年填埋得到的礦化垃圾，粉碎，過(guò)5(T100目篩，加入到上述聚合羥基鋁溶液中，每毫升聚合羥基鋁溶液加入l 6g礦化垃圾，攪拌30mirTl00min，得到的產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌過(guò)濾后，在60-90°C下烘干 ，研磨，過(guò)5(Tl00目篩，得到無(wú)機(jī)改性的礦化垃圾。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于水處理的無(wú)機(jī)改性礦化垃圾的制備方法，其特征在于步驟I)中所述的堿溶液濃度為0. 4^0. 5mol/L;鋁鹽溶液濃度為0. 2^0. 4mol/L。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于水處理的無(wú)機(jī)改性礦化垃圾的制備方法，如下步驟本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟1)在水浴攪拌條件下，把堿溶液滴加到鋁鹽溶液中，控制OH-/Al3+=1.5~2.5，將產(chǎn)物在室溫下老化10~15小時(shí)，制備得到聚合羥基鋁溶液；2)將經(jīng)8~15年填埋得到的礦化垃圾，粉碎，過(guò)50~100目篩，加入到上述聚合羥基鋁溶液中，每毫升聚合羥基鋁溶液加入1~6g礦化垃圾，攪拌30min~100min，得到的產(chǎn)物經(jīng)多次洗滌過(guò)濾后，在60-90℃下烘干，研磨，過(guò)50~100目篩，得到無(wú)機(jī)改性的礦化垃圾。本發(fā)明的無(wú)機(jī)改性礦化垃圾有足夠多的羥基就會(huì)大大提高吸附劑對(duì)磷酸根的吸附量。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102764636SQ20121028756
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者姚超, 李定龍, 鄒靜, 馬建鋒 申請(qǐng)人:常州大學(xué)