本发明涉及一种铁镁化合物改性粉煤灰磷吸附剂的制备方法及其应用，是一种以工业废弃物粉煤灰为原料制备用于去除水中磷的吸附剂的方法。属于固体废弃物综合利用和水处理。
背景技术：
1、随着人类对环境资源开发利用活动的增加，工农业生产规模的加速，致使越来越多的营养物质进入河流湖泊中，造成水体的富营养化，由于水体中的氮磷等营养物质过多而引发的湖泊、河流富营养化污染已成为我国面临的重大环境问题。当湖泊水库等缓流水体中的总磷含量超过0.02mg/l时就可能爆发蓝绿藻水华。研究表明，水体中藻类植物的繁殖速度与磷含量密切相关，因此控制水中磷的含量就成了缓解水质富营养化的首选措施之一。目前国内外常用的除磷方法主要有沉淀法、生物法、吸附法等。吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面的固体物质来实现对废水的除磷净化过程。吸附法由于工艺简单，处理效果好而受到关注。粉煤灰是一种比较常用的吸附剂，实验结果表明粉煤灰可以有效净化废水中的磷。
2、随着我国经济的迅速发展，能源需求猛增。煤炭在我国的能源结构中一直占据主体地位。粉煤灰是煤炭燃烧过程中产生的工业废弃物，平均每年我国发电厂产生的粉煤灰总量在一亿吨以上。目前，粉煤灰的处置方式以贮灰场堆放为主，据测算，一般电厂的大型贮灰场的建设费用都在l亿元上下，而且还占用了大量的土地，并对环境产生巨大的潜在危害。在我国，粉煤灰的综合利用率仅为40%左右，基本都应用于建筑业，以生产粉煤灰砖、粉煤灰陶粒等轻质建材，以及混凝土、砂浆中的掺合剂。但此类粉煤灰产品的生产成本高，附加值低，不利于广泛推广。因此，加大对粉煤灰综合利用的研究和开发显得日益重要，利用粉煤灰净化废水中的磷具有重要的意义。
3、国内外的众多研究发现，粉煤灰可投加到污水中除磷。相关文献如： 1、粉煤灰处理含磷废水的研究．上海环境科学. 2000.19(1).33—34。2、粉煤灰吸附水中磷的研究. 粉煤灰综合利.1996.(3).60-62。利用粉煤灰除磷，以废治废，成本低廉，适合我国国情。一般来说，原状粉煤灰的净化效率较低，粉煤灰改性处理后可以充分发挥除磷效能，使吸附性能提高。常见的粉煤灰改性方法主要有酸改性,碱改性,高温焙烧改性等。
4、中国专利202011401580 .7公开了一种水合碳酸铈除磷吸附剂的制备方法与应用，其絮凝剂由金属铈盐与沉淀剂反应制得，虽能达到一定的治污目的，但是铈盐价格较高，使水处理成本增加。
技术实现思路
1、本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而提供一种铁镁化合物改性粉煤灰磷吸附剂的制备方法及其应用，本发明简单易行，生产成本低，除磷效果好。
2、本发明所依据的原理在于：硫酸亚铁，氯化镁溶液与碳酸氢钠反应后制得的铁镁化合物可以有效净化水中的磷，将粉煤灰用铁镁化合物改性后可以提高粉煤灰对磷的净化效果；同时用铁镁化合物对粉煤进行改性过程中可以使铁镁化合物负载到粉煤灰颗粒表面，提高铁镁化合物的分散度，使其对水中的磷具有更高的吸附效率。
3、本发明的目的是通过以下技术方案来是实现的：
4、首先将0.1-0.5mol硫酸亚铁和0.01-0.25mol氯化镁溶解于600ml水中，加热至40-100℃，然后加入粉煤灰，三者比例按：硫酸亚铁∶氯化镁∶粉煤灰=0.1-0.5mol∶0.01-0.25mol∶1-150g，加入1-5mol/lnahco3 50-500ml,然后在40-100℃下陈化5-120min，过滤出沉淀，用蒸馏水洗涤，然后干燥，研磨，所得样品即为改性粉煤灰磷吸附剂。
5、在本发明中，硫酸亚铁浓度的优选方案为0.15-0.35mol硫酸亚铁溶解于600ml水中，氯化镁浓度的优选方案为0.05-0.15mol氯化镁溶解于600ml水中,硫酸亚铁∶氯化镁∶粉煤灰的优选比例为0.15-0.35mol∶0.05-0.15mol∶20-50g。
6、加热温度优选方案为50-90℃，nahco3加入量的优选方案为加入2-4mol/l的nahco3 100-300ml。
7、陈化温度的优选方案为50-90℃，陈化时间的优选方案为40-80min。
8、本发明的吸附剂的使用方法是：将吸附剂投放到废水中，通过添加硫酸或氢氧化钠调ph值到3-10,最佳值为5-8 ，振荡1-3小时，即可达到净化目的，投放比例为0.8-2g/l。
9、本发明的创新之处在于将铁镁化合物吸附剂负载到粉煤灰表面，可以提高粉煤灰对磷的净化效果；同时可以提高铁镁化合物的分散度，使铁镁化合物具有更高的吸附效率。
10、本发明的优点和积极作用具体体现在：
11、1．该方法工艺简单，将硫酸亚铁溶液，氯化镁溶液和粉煤灰混合后，在一定温度下加入碳酸氢铵，然后在一定温度下陈化一定时间即可得到改性粉煤灰吸附剂。
12、2．原料来源广泛，粉煤灰为工业废弃物，硫酸亚铁也可以利用钛白生产过程中产生的副产物硫酸亚铁，氯化镁可以从海水和盐湖水制盐过程产生的副产物中得到。
13、3．再生利用了资源，处理污水后生成的污泥中磷含量较高，可直接回收磷，也可用作建筑材料或者用于土壤改良。
14、4.本方法所制备的吸附剂净化效率较高，在废水净化过程中，吸附剂用量较少，对于10mg/l的含磷废水，投加量为1.4g/l即可使净化率达到90%以上。
15、5. 本方法所制备的磷吸附剂可以在较宽的ph范围内净化水中的磷，在ph3-9 范围内均有较高的净化效率。
16、实施方式
17、本发明以下通过具体的实施例对技术方案作进一步描述，但并不是限制本发明。
18、实施例1
19、将0.2mol硫酸亚铁和0.1mol氯化镁溶解于600ml水中，加热至60℃，然后加入粉煤灰，三者比例按：硫酸亚铁∶氯化镁∶粉煤灰=0.2mol∶0.1mol∶30g，加入3mol/lnahco3 200ml,然后在60℃下陈化60min，过滤出沉淀，用蒸馏水洗涤，然后干燥，研磨，所得样品即为改性粉煤灰磷吸附剂。
20、利用上述工艺制成的磷吸附剂进行除磷实验。所用水样磷含量为10mg/l ，取0.14克磷吸附剂投入100ml水中，调节ph值为6.0，在25℃条件下振荡2小时，过滤，根据清液中剩余磷的浓度可以计算出改性粉煤灰对水中磷的净化率为99.15%，净化后水中磷的剩余浓度为0.085mg/l。
21、实施例2
22、将0.2mol硫酸亚铁和0.08mol氯化镁溶解于600ml水中，加热至60℃，然后加入粉煤灰，三者比例按：硫酸亚铁∶氯化镁∶粉煤灰=0.2mol∶0.08mol∶25g，加入2.8mol/lnahco3 200ml,然后在60℃下陈化60min，过滤出沉淀，用蒸馏水洗涤，然后干燥，研磨，所得样品即为改性粉煤灰磷吸附剂。
23、利用上述工艺制成的磷吸附剂进行除磷实验。所用水样磷含量为10mg/l ，取0.14克磷吸附剂投入100ml水中，调节ph值为7.0，在25℃条件下振荡2小时，过滤，根据清液中剩余磷的浓度可以计算出改性粉煤灰对水中磷的净化率为95.36%，净化后水中磷的剩余浓度为0.464mg/l。
24、实施例3
25、将0.2mol硫酸亚铁和0.1mol氯化镁溶解于600ml水中，加热至60℃，然后加入粉煤灰，三者比例按：硫酸亚铁∶氯化镁∶粉煤灰=0.2mol∶0.1mol∶30g，加入3mol/lnahco3 200ml,然后在80℃下陈化80min，过滤出沉淀，用蒸馏水洗涤，然后干燥，研磨，所得样品即为改性粉煤灰磷吸附剂。
26、利用上述工艺制成的磷吸附剂进行除磷实验。所用水样磷含量为10mg/l ，取0.14克磷吸附剂投入100ml水中，调节ph值为6.0，在25℃条件下振荡2小时，过滤，根据清液中剩余磷的浓度可以计算出改性粉煤灰对水中磷的净化率为96.93%，净化后水中磷的剩余浓度为0.307mg/l。
1. 一种铁镁化合物改性粉煤灰磷吸附剂的制备方法，其特征在于：首先将0.1-0.5mol硫酸亚铁和0.01-0.25mol氯化镁溶解于600ml水中，加热至40-100℃，然后加入粉煤灰，三者比例按：硫酸亚铁∶氯化镁∶粉煤灰=0.1-0.5mol∶0.01-0.25mol∶1-150g，加入1-5mol/lnahco3 50-500ml,然后在40-100℃下陈化5-120min，过滤出沉淀，用蒸馏水洗涤，然后干燥，研磨，所得样品即为改性粉煤灰磷吸附剂。
2.根据权利要求1所述的改性粉煤灰磷吸附剂的制备方法，其特征在于：硫酸亚铁浓度的优选方案为0.15-0.35mol硫酸亚铁溶解于600ml水中，氯化镁浓度的优选方案为0.05-0.15mol氯化镁溶解于600ml水中,硫酸亚铁∶氯化镁∶粉煤灰的优选比例为0.15-0.35mol∶0.05-0.15mol∶20-50g。
3. 根据权利要求1所述的改性粉煤灰磷吸附剂的制备方法，其特征在于：加热温度优选方案为50-90℃，nahco3加入量的优选方案为加入2-4mol/l的nahco3 100-300ml。
4.根据权利要求1所述的改性粉煤灰磷吸附剂的制备方法，其特征在于：陈化温度的优选方案为50-90℃，陈化时间的优选方案为40-80min。
5.应用权利要求1-4所述的改性粉煤灰磷吸附剂处理含磷废水的方法，其特征在于：将吸附剂投放到废水中，用硫酸或氢氧化钠调ph值到3-10,最佳值为5-8，振荡1-3小时，即可达到净化目的，投放比例为0.8-2g/l。
