一种制备低磷多孔结构材料的方法

1.本发明涉及一种制备低磷材料的方法，特别涉及一种制备低磷多孔结构材料的方法，制备的低磷多孔结构材料可应用于含磷废水或含磷淤泥应用领域。


背景技术：

2.目前磷是引起水体富营养化的关键影响因素，如果要从根本上解决水体富营养化问题，首先要从污水中除去磷。发达国家对于除磷的研究和生产应用已有40多年的历史，我国这方面的研究开始于20世纪80年代。欧洲除磷总比例为13％，其中丹麦、挪威、瑞典和瑞士是欧洲废水除磷比例最高的国家，瑞士和瑞典的除磷比例达到90％。
3.国内外污水除磷技术主要有化学法和生物法两大类。生物法主要适合处理低浓度及有机态含磷废水，而化学法主要适合处理无机态含磷废水，化学法中的混凝沉淀法除磷效率高，是一种可靠的高含磷废水处理方法，此外，这两种方法还可以结合物理法一起使用，可以达到更好的除磷效果。
4.其中，生物法，20世纪70年代美国的spector发现，微生物在好氧状态下能摄取磷，而在有机物存在的厌氧状态下放出磷。含磷废水的生物处理方法便是在此基础上逐步形成和完善起来的。生物除磷法具有良好的处理效果，没有化学沉淀法污泥难处理的缺点，且不需投加沉淀剂。对于二级活性污泥法工艺，不需增加大量设备，只需改变运转流程即可达到生物除磷的效果，存在的微生物使用条件收到限制的，除磷效果不稳定。
5.化学沉淀法，通过投加化学沉淀剂与废水中的磷酸盐生成难溶沉淀物，可把磷分离出去，同时形成的絮凝体对磷也有吸附去除作用。常用的混凝沉淀剂有石灰、明矾、氯化铁,石灰与氯化铁的混合物等。影响此类反应的主要因素是ph、浓度比、反应时间等，存在的问题过程影响因素特别多。


技术实现要素：

6.本发明目的提出了一种制备低磷多孔结构材料的方法，将一定量磷矿、浮选尾矿、钾长石、白云石和石膏按一定质量比例，依次进行预混破碎、研磨、高温高压条件下反应，制得低磷多孔结构材料。将本发明制备的低磷多孔结构材料应用到含磷废水或含磷淤泥上，因本发明制备多孔结构材料具备高比表面积、高的孔隙率、纳米级的孔径和纳米的活性位点，能有效的吸附废水和淤泥中磷，达到治理环境污染和回收利用磷的目的，同时将吸附磷饱和的低磷多孔结构材料回收，破碎研磨，制得含磷的多孔矿物肥，达到资源回收利用目的，提高低磷多孔结构材料应用附加值。具备广泛的应用市场以及市场潜力。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种制备低磷多孔结构材料的方法，其特征在于包括下列步骤:
9.(1)将磷矿、浮选尾矿、钾长石、白云石和石膏按一定质量比，先进行预混破碎，然后，将预混破碎产物置于雷磨机中研磨，研磨时间范围10～30min，颗粒尺寸控制范围1～3mm，制得粉碎物料a；
10.(2)将步骤(1)中的粉碎物料a添加到碱液中，然后，置于湿式球磨机中研磨，研磨时间范围10～30min，研磨产物细度100目～600目，制得物料b；
11.(3)将步骤(2)中的物料b置于高压反应釜中，压力控制在2～15kgf，温度控制150～300℃，反应时间8～24h；反应结束后，干燥，制得低磷多孔结构材料。
12.所述低磷多孔结构材料中五氧化磷含量范围4％～7％。
13.所述低磷多孔结构材料，孔径范围10～100nm，孔隙率＞60％。
14.将所述低磷多孔结构材料制成砌块砖，应用于含磷废水或含磷淤泥内，吸附磷。
15.将吸附磷的低磷多孔结构材料砌块砖，进行破碎，应用于含磷的多孔矿物肥的制备。
16.与现有技术相比，一种制备低磷多孔结构材料的方法具备以下优点：
17.(1)本发明制备的低磷多孔结构材料应用到含磷废水或含磷淤泥上，因本发明制备的多孔结构材料具备高比表面积、高的孔隙率、纳米级的孔径和纳米的活性位点，能有效的吸附废水和淤泥中磷，达到治理环境污染和回收利用磷的目的。
18.(2)本发明制备的低磷多孔结构材料应用到含磷废水或含磷淤泥上，将吸附磷饱和的低磷多孔结构材料回收，破碎研磨，制得含磷的多孔矿物肥，达到资源回收利用目的，提高低磷多孔结构材料应用附加值。
具体实施方式
19.结合实施例对本发明作进一步描述，本发明实施例的原料直接购买得到。
20.实施例1
21.(1)将15份的磷矿、60份的浮选尾矿、10份的钾长石、5份的白云石和5份的石膏，先进行预混破碎，然后，将预混破碎产物置于雷磨机中研磨，研磨时间20min，颗粒尺寸控制2mm，制得粉碎物料a；
22.(2)将步骤(1)中的粉碎物料a添加到5份10％质量浓度的碳酸钠水溶液中，然后，置于湿法球磨机中研磨，研磨时间30min，研磨产物尺寸至400目，制得物料b；
23.(3)将步骤(2)中的物料b置于高压反应釜中，压力控制6kgf，反应温度控制250℃，反应时间12h。反应结束后，经过滤、干燥，制得低磷含量多孔结构材料；
24.经检测分析：低磷含量多孔结构材料，其五氧化二磷含量(p2o5)：4.7％，孔径分布30～100nm，孔隙率75％。将低磷含量多孔结构材料制成砌块砖将其应用于含磷废水，吸附量200g/m3。
25.经水稻大田试验，每亩施10kg回收低磷含量多孔结构材料制得的矿物肥；数据显示，水稻增产20％。
26.实施例2
27.(1)将10份的磷矿、60份的浮选尾矿、15份的钾长石、4.5份的白云石和5.5份的石膏，先进行预混破碎，然后，将预混破碎产物置于雷磨机中研磨，研磨时间30min，颗粒尺寸控制1.8mm，制得粉碎物料a；
28.(2)将步骤(1)中的粉碎物料a添加到5份10％质量浓度的碳酸钠水溶液中，然后，置于湿法球磨机中研磨，研磨时间30min，研磨产物尺寸至100目，制得物料b；
29.(3)将步骤(2)中的物料b置于高压反应釜中，压力控制6kgf，反应温度控制250℃，
反应时间12h。反应结束后，经过滤、干燥，制得低磷含量多孔结构材料；
30.经检测分析：低磷含量多孔结构材料，其五氧化二磷含量(p2o5)：4.5％，孔径分布20～100nm，孔隙率85％。将低磷含量多孔结构材料制成砌块砖将其应用于含磷废水，吸附量220g/m3。
31.经水稻大田试验，每亩施10kg回收低磷含量多孔结构材料制得的矿物肥；数据显示，小麦增产15％。
32.实施例3
33.(1)将20份的磷矿、50份的浮选尾矿、5份的钾长石、4份的白云石和3份的石膏，先进行预混破碎，然后，将预混破碎产物置于雷磨机中研磨，研磨时间10min，颗粒尺寸控制3mm，制得粉碎物料a；
34.(2)将步骤(1)中的粉碎物料a添加到18份5％质量浓度的碳酸钠水溶液中，然后，置于湿法球磨机中研磨，研磨时间10min，研磨产物尺寸至300目，制得物料b；
35.(3)将步骤(2)中的物料b置于高压反应釜中，压力控制2kgf，反应温度控制300℃，反应时间24h。反应结束后，经过滤、干燥，制得低磷含量多孔结构材料；
36.经检测分析：低磷含量多孔结构材料，其五氧化二磷含量(p2o5)：6.1％，孔径分布30～90nm，孔隙率93％。将低磷含量多孔结构材料制成砌块砖将其应用于含磷废水，吸附量251g/m3。
37.经水稻大田试验，每亩施10kg回收低磷含量多孔结构材料制得的矿物肥；数据显示，水稻增产19％。
38.实施例4
39.(1)将25份的磷矿、45份的浮选尾矿、5份的钾长石、2.5份的白云石和7.5份的石膏，先进行预混破碎，然后，将预混破碎产物置于雷磨机中研磨，研磨时间30min，颗粒尺寸控制1.0mm，制得粉碎物料a；
40.(2)将步骤(1)中的粉碎物料a添加到15份8％质量浓度的碳酸钠水溶液中，然后，置于湿法球磨机中研磨，研磨时间20min，研磨产物尺寸至600目，制得物料b；
41.(3)将步骤(2)中的物料b置于高压反应釜中，压力控制15kgf，反应温度控制150℃，反应时间8h。反应结束后，经过滤、干燥，制得低磷含量多孔结构材料；
42.经检测分析：低磷含量多孔结构材料，其五氧化二磷含量(p2o5)：5.1％，孔径分布20～100nm，孔隙率89.6％。将低磷含量多孔结构材料制成砌块砖将其应用于含磷废水，吸附量230g/m3。
43.经水稻大田试验，每亩施10kg回收低磷含量多孔结构材料制得的矿物肥；数据显示，小麦增产16％。
44.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。