一種化學修飾載鐵花生殼除磷材料的制備和再生方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢水處理技術領域，具體涉及一種化學修飾載鐵花生殼除磷材料的制備和再生方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著人類活動的不斷增強，大量富含氮、磷的生活污水、工業廢水以及化肥大量使用，使得我國水體的富營養化現象日益嚴重，影響和制約著社會的協調發展。
[0003]有研宄表明，當天然水體的總磷濃度低于0.01mg/L時，磷將成為水體富營養化的限制性因素。可以用于廢水除磷的技術有很多，主要分為以下兩大類:生物除磷和化學除磷。生物法除磷是基于噬磷菌耗氧攝磷及厭氧釋磷的原理，通過好氧-厭氧過程交替運行實現脫磷。該方法運行費用低，但工藝穩定性差，除磷效果無法滿足日趨嚴格的廢水排放標準的要求。化學除磷又可分為化學沉淀、電絮凝、吸附等。化學沉淀除磷主要采用鐵鹽、鋁鹽和石灰等與磷酸根反應生成磷酸鹽沉淀的方法來去除水中的磷。此法雖然對磷的去除率很高，但藥劑的成本高，出水中殘余的金屬離子使出水色度增加，同時還產生大量難于處理的污泥，容易引起二次污染。
[0004]吸附法除磷技術是利用某些多孔或大比表面積物質，主要通過磷在吸附劑表面的表面沉淀、離子交換或附著吸附等作用來實現廢水的除磷過程，特別是近幾年出現的納米吸附劑具有非常好的除磷效果，但是納米吸附劑很難再生，無法在實際的廢水除磷工程中應用。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是，提供一種成本低、吸附效率高、可重復使用的生物質改性吸附除磷材料的制備和再生方法。
[0006]為了解決上述問題，本發明提供了一種化學修飾載鐵花生殼除磷材料的制備和再生方法，其特征在于，制備方法包括如下步驟:
(1)用堿性溶液浸泡花生殼4-8h，過濾，水洗至pH保持不變，40-50°C干燥2_4h；
(2)步驟(I)得到的花生殼中加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨直至浸沒花生殼，60-90°C加熱2-4h，用去離子水洗數遍，30-60°C干燥2_4h ；
(3)將步驟(2)所得花生殼浸沒在無機鐵鹽溶液中，抽真空，在常溫和真空度大于90%的條件下浸漬4-8h，過濾，花生殼置于60-80°C下干燥2-4h ;
(4)將步驟(3)所得花生殼浸漬于氨水溶液中，抽真空，保持90%以上的真空度12-24h，過濾，在60-80°C下干燥8-12h，即可得到化學修飾載鐵花生殼除磷材料；
再生方法包括如下步驟:
(1)吸附飽和的化學修飾載鐵花生殼除磷材料在堿性溶液中浸泡，過濾(在濾液中加石灰回收磷資源，氫氧化鈉溶液可以重復利用)；
(2)將步驟(I)處理過的化學修飾載鐵花生殼除磷材料水洗，再用弱酸浸泡，過濾，再水洗，40-50 °C烘干，完成再生。
[0007]作為一個優選方案，制備方法步驟(I)和再生方法步驟(I)中堿性溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中的一種或兩種。
[0008]作為一個優選方案，制備方法步驟(I)中堿性溶液濃度為l_5mol/ L。
[0009]作為一個優選方案，制備方法步驟(2)中3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨濃度為l-4mol/L。
[0010]作為一個優選方案，制備方法步驟(3)中無機鐵鹽為硫酸鐵，氯化鐵，硝酸鐵的一種或幾種。
[0011]作為一個優選方案，制備方法步驟(3)中無機鐵鹽的鐵濃度為0.5-5mol/ L，與花生殼的質量比為2:1-5:1。
[0012]作為一個優選方案，制備方法步驟(4)中氨水濃度為0.5-3mol/ L。
[0013]作為一個優選方案，再生方法步驟(I)中堿性溶液為0.01-lmol/ L。
[0014]作為一個優選方案，再生方法步驟(2)中弱酸為醋酸，檸檬酸中的一種或兩種，濃度為 0.005-0.2mol/ L0
[0015]作為一個優選方案，再生方法步驟(2)中化學修飾載鐵花生殼除磷材料用水洗3遍，再用弱酸浸泡0.5h，過濾，再水洗I遍，30-60 °C烘干2h，完成再生。
[0016]本發明的優點在于，花生殼來源豐富、價格低廉，將其用作制備除磷吸附材料的載體，使農業廢棄物成為一種有用的資源。用花生殼作為載體，先將花生殼與季銨鹽溶液共熱，使季銨鹽嫁接在花生殼的木質素上；再采用浸漬法，把鐵負載在化學修飾過的花生殼上，將季銨鹽修飾和負載氧化鐵結合在一起，一方面提高了吸附除磷效率，另一方面保留了負載型吸附劑與水分離方便的優點。此外，該吸附材料經過再生可以重復使用。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0018]實施例Ι- α ) 取 1g 花生殼，用200mL濃度為I mol/L氫氧化鈉溶液浸泡花生殼4h，過濾，水洗至pH保持不變，于30°C下干燥2h ；
(2)將步驟(I)得到的花生殼放入三口燒瓶，加入4mol/L 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨直至浸沒花生殼，60°C加熱2h，濾出3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，然后用去離子水洗3次，過濾，花生殼置于30°C下干燥2h ;
(3)將步驟(2)所得花生殼浸沒在2mol/L的氯化鐵溶液中，抽真空，在常溫和真空度大于90%的條件下浸漬4h，然后在80°C下干燥2h ;
(4)將步驟(3)所得花生殼浸沒在Imol/L氨水溶液中，抽真空，在真空90%條件下浸漬12h，過濾，在60°C下干燥8h，即可得到載鐵的高效除磷花生殼吸附劑；
(5)取Ig步驟(4)所得吸附劑，放入250ml錐形瓶中，加入200mlP濃度為10mg/L的廢水，放入搖床中震蕩4h，過濾，測得磷去除率為80.6% ；
(6)將步驟(5)中用過的花生殼浸沒在10ml0.02mol/L氫氧化鈉溶液中2h，過濾； (7)將步驟(6)所得的花生殼水洗3遍，再用10ml0.0.005mol/L的醋酸浸沒0.5h，過濾，再水洗I遍，30°C干燥2h，即完成吸附劑的再生；
(8)用再生好的吸附劑代替步驟(5)中的新鮮吸附劑，重復步驟(5)~步驟(7)的操作，總共重復三次，磷去除率依次為81.2%，78.7%和79.1%。
[0019]這說明本發明制備的新型吸附劑具有良好的穩定性，可以重復使用。
[0020]實施例2.(1)取1g花生殼，用200ml濃度為2mol/L氫氧化鉀溶液浸泡花生殼6h，過濾，水洗至pH保持不變，于45°C下烘干2h ；
(2)將步驟(I)得到的樣品放入三口燒瓶，加入2mol/L3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨直至浸沒花生殼，90°C加熱4h，濾出3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，然后