本發明涉及一種廢物資源化同時去除水中氮磷的方法。
背景技術：
近年來，隨著我國經濟的不斷發展，工業和農業結構也進行了調整。在鋁工業的不斷發展的同時，產生了大量的赤泥廢棄物。是限制我國鋁工業可持續發展的瓶頸問題之一，赤泥的廢棄物的去除是我國鋁產業的一大問題。赤泥堆積會使大量廢堿液滲透到附近土地中,造成土壤堿化、沼澤化,污染地表、地下水源,長期飲用這類水源會影響身體健康。所以赤泥的合理處置及其資源化意義重大。
在我國規模化畜禽養殖業發展迅速，并已成為農村經濟發展中的重要支柱之一。規模化畜禽養殖具有生長周期、提高產量、節約成本、便于管理等優點。但是大量畜禽廢水帶來一系列的環境污染問題，且污染相對集中，處理困難。畜禽養殖廢水的直接排放不僅會污染地表水體，引起水體富營養化，還會對地下水和農田生態系統造成破壞，甚至危害人體健康。由于高氨氮的情況，畜禽養殖廢水的可生化性不好。因此，在厭氧好氧處理之后的廢水，其中的氨氮，磷濃度存在著超過畜禽養殖業污染物排放標準（GB18596-2001）的可能。
若加入利用回收赤泥中的硅制成的硅酸鈣，處理剩余的氨氮和磷。這種方法將同時解決工業赤泥處理困難及農業水中氮磷超標的問題。
技術實現要素：
本發明是解決生化法對高氮磷廢水處理能力的不足的問題，提供一種硅酸鈣的制備方法及其應用，同時實現赤泥資源化。
一種利用赤泥中回收的硅制備硅酸鈣去除水中氮磷的方法，其特征在于赤泥中回收的硅制備硅酸鈣去除水中氮磷的方法是按以下步驟進行：
一、酸浸提取：將赤泥粉末加入濃度為1～5mol/L稀鹽酸中，固液比為1:8～1:17，酸浸溫度為50℃～100℃下攪拌1h～3h，然后利用離心方法將浸出液和浸出渣固液分離，浸出渣用蒸餾水多次洗滌烘干，再將浸出渣按固液比1:8～1:20加入到50%～90%的濃硫酸中，酸浸溫度為50℃～100℃下攪拌浸出1h～3h，然后利用離心法固液分離，得到浸出渣為二氧化硅；
二、硅酸鈣制備：生石灰CaO與SiO2混合攪拌10～30min，按固液比1:20～1:30加入到聚四氟乙烯水熱反應釜中，180℃～220℃水熱8～24小時，利用去離子水清洗幾遍，再用離心機將樣品固液分離，將清洗過后的固體100～120℃下烘干8～10小時，研磨后過篩(200目)保存；
三、氮磷去除實驗：在15℃～35℃和100～120r/min震蕩的條件下向含有氮濃度為5～10mg/L，磷濃度為1～5mg/L水中加入硅酸鈣進行反應，反應時間0～48h，得到處理后的溶液；所述含有氮磷的水的pH值范圍是9.5～12；所述硅酸鈣的質量與含有氮磷的水的體積比為1:100g/mL～1g：1000mL。
本發明的有益效果：
本發明操作簡單，對氮磷的去除率分別為69%和92.13%，能有效的去除水中的氮磷。主要作用機制：氨氮的去除是利用氣液分離作用，溶液pH達到9.5以上NH4+轉化為NH3氣體去除。磷的去除是利用配位交換作用機制，SO42-與PO4-進行配體交換產生磷酸鈣沉淀去除。利用赤泥中回收的SiO2制得的硅酸鈣，達到廢物資源化的效果，也對水中氮磷的去除發揮作用。硅酸鈣對氨氮的氣液分離和磷酸根的配位交換，化學沉淀，使其有效地去除水中氮磷。
具體實施方式
具體實施方式一：本實施方式一種利用赤泥中回收的硅制備硅酸鈣去除水中氮磷的方法是按以下步驟進行：
一、酸浸提取：將赤泥粉末加入濃度為1～5mol/L稀鹽酸中，固液比為1:8～1:15，酸浸溫度為50℃～100℃下攪拌1h～3h，然后利用離心方法將浸出液和浸出渣固液分離，浸出渣用蒸餾水多次洗滌烘干，再將浸出渣按固液比1:8～1:20加入到50%～80%的濃硫酸中，酸浸溫度為50℃～100℃下攪拌浸出1h～3h，然后利用離心法固液分離，得到浸出渣為二氧化硅；
二、硅酸鈣制備：生石灰CaO與SiO2混合攪拌10～30min，按固液比1:20～1:30加入到聚四氟乙烯水熱反應釜中，180℃～220℃水熱8～24h，利用去離子水清洗幾遍，再用離心機將樣品固液分離，將清洗過后的固體100～120℃下烘干8～10h，研磨后過篩(200目)保存；
三、氮磷去除實驗：在15℃～35℃和100～120r/min震蕩的條件下向含有氮濃度為5～10mg/L，磷濃度為1～5mg/L水中加入硅酸鈣進行反應，反應時間0～48h，得到處理后的溶液；所述含有氮磷的水的pH值范圍是9.5～12；所述硅酸鈣的質量與含有氮磷的水的體積比為1:100g/mL～1g：1000mL。
具體實施方式二：本實施方法與具體實施方式一不同的是：所述赤泥在固液比為1:16，稀鹽酸濃度為3mol/L，酸浸溫度為90℃下浸出1.5h。其它與具體實施方式一相同。
具體實施方式三：本實施方法與具體實施方式一或二不同的是：所述第一步酸浸渣在固液比為1:10，90%濃硫酸，酸浸溫度為90℃下浸出2h。其它與具體實施方式一至二相同。
具體實施方式四：本實施方法與具體實施方式一至三之一不同的是：所述水熱反應制硅酸鈣按固液比1:30在220℃水熱16h。其它與具體實施方式一至三之一相同。
具體實施方式五：本實施方法與具體實施方式一至四之一不同的是：所述水熱反應制硅酸鈣在120℃烘干10h。其它與具體實施方式一至四之一相同。
具體實施方式六：本實施方法與具體實施方式一至五之一不同的是：所述含有氮磷的水中氮的濃度10mg/L，磷的濃度為5mg/L。其它與具體實施方式一至五之一相同。
具體實施方式七：本實施方法與具體實施方式一至六不同的是：所述含有氮磷的水的pH值為11.19。其它與具體實施方式一至六之一相同。
具體實施方式八：本實施方法與具體實施方式一至七不同的是：在溫度為25℃和120r/min震蕩的條件下向含有氮磷的水中加入硅酸鈣進行吸附。其它與具體實施方式一至七之一相同。
具體實施方式八：本實施方法與具體實施方式一至七之一不同的是：所述的吸附時間為40h。其它與具體實施方式一至七之一相同。
具體實施方式九：本實施方法與具體實施方式一至八之一不同的是：所述的吸附時間為1h。其它與具體實施方式一至八之一相同。
具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式一至九之一不同的是;所述硅酸鈣的質量與含有氮磷的水的體積比1g:1000mL。其它與具體實施方式一至九之一相同。
通過以下實施例驗證本發明的效果：
實施例一：一種利用赤泥中回收的硅制備硅酸鈣去除水中氮磷的方法是按以下步驟進行：
一、酸浸提取：將赤泥粉末加入濃度為3mol/L稀鹽酸中，固液比為1：16，酸浸溫度為90℃下攪拌1.5h，然后利用離心方法將浸出液和浸出渣固液分離，浸出渣用蒸餾水多次洗滌烘干，再將浸出渣按固液比1:10加入到90%的濃硫酸中，酸浸溫度為90℃下攪拌浸出2h，然后利用離心法固液分離，得到浸出渣為二氧化硅；
二、硅酸鈣制備：生石灰CaO與SiO2混合攪拌30min，按固液比1:30加入到聚四氟乙烯水熱反應釜中，220℃水熱16小時，利用去離子水清洗幾遍，再用離心機將樣品固液分離，將清洗過后的固體120℃下烘干10小時，研磨后過篩(200目)保存；
三、氮磷吸附實驗：在25℃和120r/min震蕩的條件下向含有氮磷的水中加入硅酸鈣進行反應，氮磷的水中的氮濃度為10mg/L，磷濃度為5mg/L；所述含有氮磷的水的pH值是11.19；硅酸鈣的質量與含有氮磷的水的體積比為1g:1000mL，反應時間為40h后測定水中氨氮濃度，反應時間為1h后測定水中磷濃度。氨氮去除率69%，磷去除率達92.13%。