一种碱改性钢渣吸附除磷填料及其制备方法和应用与流程

    技术2024-11-18  4


    本发明涉及污水处理,更具体的说是涉及一种碱改性钢渣吸附除磷填料及其制备方法和应用。


    背景技术:

    1、当今社会磷排放总量日益增高,如果不及时处理,会导致湖泊富营养化等问题,破坏环境并影响人体健康。钢渣是钢铁冶炼过程中产生的一种工业废渣,目前我国钢渣堆存总量达4亿吨,利用率低于22%,同样会造成大面积环境污染,危害人类身体健康,对钢渣进行资源化利用已经迫在眉睫。挖掘钢渣在环保领域的潜力,实现以害治害成为治理含磷废水的研究热点。钢渣主要由cao、al2o3、fe2o3、mgo和sio2组成,碱改性后可以提供足够的oh-和ca2形成磷酸钙(ca-po4)沉淀,是一种良好的污水除磷吸附剂,由于粉末状钢渣在吸附处理后固液分离困难,易堵塞设备,物料流失严重,不适于实际工程应用,同时改性钢渣填料在现阶段研究较少,是一个较好的研究方向。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明为了提高填料的除磷效率,从工业废弃物钢渣的改性着手,依据钢渣的组成成分和表面结构,修饰钢渣的表面组成,提高钢渣的化学键吸附能力,且优化了原料配比。

    2、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

    3、一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,包括以下步骤:

    4、(1)将钢渣粉末放入naoh溶液中浸泡,用自来水洗净后自然晾干;

    5、(2)将经步骤(1)处理后的钢渣、水泥、硅藻土按重量百分比60.9%、26.1%、13.0%的比例混合成为粉末,然后加入海藻酸钠溶液搅拌均匀,随后投入造粒机内造粒,制备好的填料阴干,阴干过程中每日喷洒蒸馏水养护。

    6、优选的,步骤(1)中的naoh溶液浓度为3mol/l,浸泡时间为24h。

    7、优选的,所述钢渣粒径为60-80目。

    8、优选的,所述水泥为525黑水泥,硅藻土型号为k812219。

    9、优选的,所述海藻酸钠溶液的体积浓度为2%,海藻酸钠的加入量为粉末总重量的20%。

    10、优选的,步骤(2)中所述造粒具体为:

    11、启动造粒机后,转速设置为40rpm,以3ml/s的速度逐步喷洒粉末总重量10%的蒸馏水,随后将转速改为15rpm,倒入总重量10%的蒸馏水,使粉末滚动成颗粒状,待填料粒径在3-5mm时取出。

    12、优选的,步骤(2)中阴干过程中蒸馏水喷洒量为:以填料重量计,每日50ml/kg。

    13、本发明还提供了采用如上技术方案所述方法制备得到的碱改性钢渣吸附除磷填料。

    14、以及一种利用如上技术方案所述方法制备得到的碱改性钢渣吸附除磷填料或所述的碱改性钢渣吸附除磷填料在废水脱氮除磷中的应用。

    15、优选的,使用碱改性钢渣吸附除磷填料进行污水处理时的水力停留时间为4-10h。

    16、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,具有如下有益效果:

    17、本发明中的碱改性钢渣填料及其制备方法,以钢渣、水泥、硅藻土为原材料,储量充足,成本低廉,可以达到以废治废的目的,将工业废弃物实现资源化利用;

    18、本发明采用免烧式方法制备填料,节省能耗,进一步降低填料的制备成本,同时预处理简单,处理条件温和,通过碱改性改变钢渣表面官能团,提高化学吸附和离子交换能力,除磷能力较改性前显著提升;

    19、本发明提供了各组分的最佳配比,从而提高填料的单位处理能力,进一步降低除磷填料成本,提高填料的综合性能,实现钢渣的资源化回用。



    技术特征:

    1.一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中的naoh溶液浓度为3mol/l,浸泡时间为24h。

    3.根据权利要求1所述的一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,其特征在于,所述钢渣粒径为60-80目。

    4.根据权利要求1所述的一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,其特征在于,所述水泥为525黑水泥,硅藻土型号为k812219。

    5.根据权利要求1所述的一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,其特征在于,所述海藻酸钠溶液的体积浓度为2%,海藻酸钠的加入量为粉末总重量的20%。

    6.根据权利要求1所述的一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述造粒具体为:

    7.根据权利要求1所述的一种碱改性钢渣吸附除磷填料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中阴干过程中蒸馏水喷洒量为:以填料重量计,每日50ml/kg。

    8.一种权利要求1-7任一项所述方法制备得到的碱改性钢渣吸附除磷填料。

    9.一种权利要求1-7任一项所述方法制备得到的碱改性钢渣吸附除磷填料或权利要求7所述的碱改性钢渣吸附除磷填料在废水脱氮除磷中的应用。

    10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,使用碱改性钢渣吸附除磷填料进行污水处理时的水力停留时间为4-10h。


    技术总结
    本发明公开了一种碱改性钢渣吸附除磷填料及其制备方法和应用,制备方法包括如下步骤:将钢渣粉末进行碱改性预处理后,与水泥、硅藻土按60.9%:26.1%:13.0%的比例混合造粒,养护七天后形成成品,吸附能力是同体积钢渣的1.98倍。该发明可以对工业废物钢渣进行资源化利用,达到以废治废的目的,是环境治理的一大创新性举措。本发明所述的改性钢渣填料可以通过磷酸钙(Ca‑PO4)沉淀对农村污水中磷进行化学沉淀和配位体交换。由于未进行煅烧且原料价格低廉,可以进一步压缩成本,相较于其他填料具有更大的竞争力。

    技术研发人员:王海燕,田梓扬,王欢,常洋,董伟羊,闫国凯
    受保护的技术使用者:中国环境科学研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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