申請日2015.09.01

　　公開(公告)日2015.12.16

　　IPC分類號C02F1/28; B01J20/34; B01J20/30; B01J20/10

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備和再生使用方法，將磷酸鹽、硅酸鹽、鎂鹽按一定比例混合、反應10～30分鐘，離心分離沉淀，干燥后即得可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑。使用時，直接將可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑投加到pH9～10氨氮廢水中，攪拌10～40分鐘，靜置10～100分鐘，收集沉淀物，在100～120℃下烘3～5小時,得到再生吸附劑粉，將再生吸附劑粉循環(huán)用于氨氮廢水的吸附處理，連續(xù)循環(huán)3次或以上，再生吸附劑粉的吸附性能與可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑初始吸附性能很接近。本發(fā)明具有制備工藝簡單、生產(chǎn)原料易得、成本低廉，產(chǎn)品對氨氮吸附量大、時間短、再生效率高等優(yōu)點，具有可貴的經(jīng)濟和社會效益。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備方法，其特征在于：先按質(zhì)量 比計量磷酸鹽：硅酸鹽：鎂鹽=20：1～20：10～100份，然后加水攪拌反應10～30 分鐘，靜置0.5～2小時，離心分離，得到可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑;

　　上述磷酸鹽是市售的工業(yè)級磷酸氫二鈉，或磷酸氫二鉀;

　　上述硅酸鹽是市售的工業(yè)級硅酸鈉，或硅酸鉀;

　　上述鎂鹽是市售的工業(yè)級氯化鎂，或硫酸鎂。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備方法， 其特征在于：所述可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備方法是，先在計量的磷酸 鹽中加水制備成摩爾濃度為0.2mol/L磷酸鹽溶液，將硅酸鹽加水制備成摩爾濃 度為0.1mol/L的硅酸鹽溶液，將鎂鹽加水制備成摩爾濃度為0.5mol/L的鎂鹽溶 液，然后將硅酸鹽溶液加入磷酸鹽溶液中，然后邊攪拌邊緩慢加入鎂鹽溶液，攪 拌10～30分鐘，靜置0.5～2小時，離心分離，即得可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑。

　　3.一種權(quán)利要求1所述方法得到的可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的使用方 法，其特征在于：將可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑投加到待處理的pH9～10氨氮 廢水中，可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的加入量是待處理的氨氮廢水質(zhì)量的 0.5%～3%;攪拌10～40分鐘，靜置10～100分鐘，移去上清液，收集下層沉淀物， 在100～120℃下烘干3～5小時，即得再生吸附劑粉，然后將得到的再生吸附劑粉 加入待處理的氨氮廢水中，按照上述攪拌10～40分鐘，靜置10～100分鐘，移去 上清液，收集下層沉淀物，在100～120℃下烘干3～5小時，得到再生吸附劑粉， 檢測計算循環(huán)連續(xù)再生使用的吸附性能與初始的吸附性能很接近為85～102 g/kg;

　　上述再生吸附劑粉的加入量是待處理的氨氮廢水質(zhì)量的0.5%～3%;

　　上述待處理的廢水為氨氮濃度大于500mg/L的工業(yè)廢水。

　　說明書

　　一種可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備和再生使用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備和再生使用方法，屬于 環(huán)境污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　水中氨氮源自，一，生活污水中含氮有機物受微生物作用分解產(chǎn)物，二，某 些工業(yè)廢水，如焦化廢水和合成氨、化肥廠廢水、農(nóng)田排水、以及養(yǎng)殖水中過剩 飼料及過度施肥等。水中氨氮含量高會造成水體富營養(yǎng)化，導致水草、藍藻等生 物大量繁殖，破壞生態(tài)平衡，引發(fā)系列環(huán)境問題，嚴重危害生態(tài)安全。在好氧條 件下，亞硝化菌、硝化菌會將水體中的氨氮氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，對飲用水 和水生物產(chǎn)生很大危害。

　　目前，國內(nèi)外高濃度氨氮廢水處理技術(shù)，主要可以分為生物法、物理化學法 和多種技術(shù)聯(lián)合使用的方法。生物法是利用微生物的生命活動，通過氨化、硝化、 反硝化等一系列反應，使廢水中的氨氮最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的氮氣排放。生物法主要 包括傳統(tǒng)生物硝化反硝化技術(shù)、同步硝化反硝化技術(shù)、短程硝化反硝化技術(shù)、厭 氧氨氧化技術(shù)等。生物法出水水質(zhì)較穩(wěn)定，運行成本低，便于管理，但運行周期 長，脫氮效率低，易受進水水質(zhì)和環(huán)境因素影響，還易造成二次污染，適用于大 規(guī)模的低氨氮廢水處理工程。物理化學法是利用物理和化學的綜合作用，使氨氮 廢水得以凈化。它主要包括吹脫法、折點氯化法、離子交換法、磷酸銨鎂沉淀法 等處理技術(shù)。磷酸銨鎂沉淀法(MAP法)是通過向廢水中投加鎂鹽和磷酸鹽，在 堿性條件下生成磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀，從而去除水中的氨。磷酸銨鎂沉淀法處理氨 氮廢水具有反應迅速、工藝簡單、不受溫度和水中毒素影響、去除率高的優(yōu)點， 適合高濃度廢水的處理。但該方法需要投加大量的磷酸鹽，廢水中殘留的磷酸根、 鎂離子、氯離子和硫酸根離子等給后續(xù)處理帶來了負擔，還需要添加氫氧化鈉來 調(diào)節(jié)pH，成本較高，而且再生MAP的使用過程中磷酸根因溶解而流失嚴重， 再生材料的吸附性能和吸附效率都大為降低，在工業(yè)應用中受到限制。

　　用吸附法處理高濃度氨氮廢水是利用離子交換劑(不溶性離子化合物)內(nèi)的 可交換離子與溶液中的同性陽離子(NH4+)進行交換反應，把大量的NH4+都吸 附到不溶性離子化合物表面，從而實現(xiàn)氨氮的去除。常用的吸附劑大致可以分為 三類：①礦物類吸附劑，主要有沸石、凹凸棒土、膨潤土、蛭石、稀土和海泡 石等，②廢渣類吸附劑，主要有粉煤灰、花生殼等，③竹炭類吸附劑，如活性 炭、竹炭、炭化甘蔗渣等。佟小薇等發(fā)現(xiàn)利用無機鹽改性沸石時，NaCl改性沸 石對氨氮吸附效果最好，對氨氮吸附量可達887mg/kg，是天然沸石的3.84倍(佟 小薇，朱義年,環(huán)境工程學報，2009,3:635-638)。張林棟等對純化后的海泡石經(jīng) 水熱活化、酸活化和鈉離子交換改性，當pH6，氨氮濃度500mg/L，吸附時間8h， 對氨氮飽和吸附量8.89mg/g(張林棟，王先年，李軍等,化工環(huán)保，2006，26:67 -69)。劉通等試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)鹽改性的沸石對氨氮有較高的去除率，對氨氮濃度 4.43mg/L水源水，在粒徑0.8～1.7mm、25℃下，經(jīng)15min接觸，氨氮濃度降至 0.3mg/L，去除率93.2%(劉通，閆剛，姚立榮,水文地質(zhì)工程地質(zhì)， 2011,38:97-101)。鄭越等的研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰對氨氮的吸附容量隨著水中氨氮 濃度的增加而增大，氨氮濃度500mg/L，粉煤灰對氨氮的吸附容量最高達 0.68mg/g(鄭越,劉方,吳永貴,環(huán)境科學與技術(shù),2011,34:4-7)。周珊等用硝酸改 性竹炭，當pH7，氨氮濃度50mg/L，投加量3.0g/100mL,平衡吸附時間4h，氨 氮飽和吸附量達到0.30mg/g(周珊，陳斌，王佳瑩等,浙江大學學報-農(nóng)業(yè)與生 命科學版，2007，33:584-590)。綜上所述，上述吸附劑存在吸附時間長、吸 附量小、再生效率低等缺點，因此，研發(fā)工藝簡單、吸附容量大、可再生的氨氮 吸附劑具有重要應用價值。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于公開一種可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備方法，該吸 附劑主要用于工業(yè)廢水中高濃度氨氮廢水的處理。

　　為了達到上述目的，本發(fā)明基于磷酸氫鎂吸附氨生成難溶于水的磷酸銨鎂這 一反應原理，并且采用硅酸鹽的摻雜，降低磷的流失(固定磷)，將磷酸鹽、硅 酸鹽、鎂鹽等按一定比例通過混合反應，制得氨氮廢水吸附劑，將氨氮廢水吸附 劑投加到氨氮廢水，沉淀，經(jīng)分離、加熱，烘干再生，得到可循環(huán)使用的氨氮廢 水吸附劑，該吸附劑三次連續(xù)循環(huán)的吸附性能與初始吸附劑的吸附性能很接近。

　　具體制備和使用工藝如下：

　　一種可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備方法是：先按質(zhì)量比計量磷酸鹽： 硅酸鹽：鎂鹽=20：1～20：10～100份，然后加水攪拌反應10～30分鐘，靜置0.5～2小時，離心分離，得到可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑;

　　上述磷酸鹽是市售的工業(yè)級磷酸氫二鈉，或磷酸氫二鉀;

　　上述硅酸鹽是市售的工業(yè)級硅酸鈉，或硅酸鉀;

　　上述鎂鹽是市售的工業(yè)級氯化鎂，或硫酸鎂。

　　所述可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的制備方法是，先在計量的磷酸鹽中加水 制備成摩爾濃度為0.2mol/L磷酸鹽溶液，將硅酸鹽加水制備成摩爾濃度為 0.1mol/L的硅酸鹽溶液，將鎂鹽加水制備成摩爾濃度為0.5mol/L的鎂鹽溶液， 然后將硅酸鹽溶液加入磷酸鹽溶液中，然后邊攪拌邊緩慢加入鎂鹽溶液，攪拌 10～30分鐘，靜置0.5～2小時，離心分離，即得可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑。

　　一種可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的使用方法是：將可循環(huán)使用的氨氮廢 水吸附劑加入待處理的pH9～10氨氮廢水中，可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的加 入量是待處理的氨氮廢水質(zhì)量的0.5%～3%;攪拌10～40分鐘，靜置10～100分鐘， 移去上清液，收集下層沉淀物，在100～120℃下烘干3～5小時，即得再生吸附劑 粉，然后將得到的再生吸附劑粉加入待處理的氨氮廢水中，按照上述攪拌10～40 分鐘，靜置10～100分鐘，移去上清液，收集下層沉淀物，在100～120℃下烘干 3～5小時，得到再生吸附劑粉的工藝，循環(huán)連續(xù)3次或以上，再生吸附劑粉的吸 附性能與可循環(huán)使用的氨氮廢水吸附劑的吸附性能很接近;

　　上述再生吸附劑粉的加入量是待處理的氨氮廢水質(zhì)量的0.5%～3%;

　　上述待處理的廢水為氨氮濃度大于500mg/L的工業(yè)廢水。

　　本發(fā)明的氨氮廢水吸附劑具有如下優(yōu)點：

　　1，由于本發(fā)明的吸附劑中摻雜了可降低磷的流失的硅酸鹽，因此，顯著提 高了吸附效率，本發(fā)明的吸附劑氨吸附量超過80g/kg，與現(xiàn)有的吸附量最大的 吸附劑相比，吸附性能明顯提高，而且吸附時間短，應用范圍寬，適合于各種氨 氮廢水的處理的優(yōu)點。

　　2，由于本發(fā)明的吸附劑摻雜了可降低磷的流失的硅酸鹽，因此與現(xiàn)有的磷 酸銨鎂沉淀法相比，不需要投加大量的磷酸鹽和鎂鹽藥劑，廢水中殘留的磷酸根、 鎂離子、氯離子和硫酸根離子少，后續(xù)處理簡單，大大降低了處理成本。

　　3，由于本發(fā)明的吸附劑摻雜了可降低磷的流失的硅酸鹽，因此再生效果好， 不需要補磷，可連續(xù)3次以上再生循環(huán)用于氨氮廢水的吸附處理，再生吸附劑的 吸附性能與初始吸附劑很接近。

　　4，本發(fā)明的吸附劑的制備工藝簡單、生產(chǎn)原料易得、價格便宜，也減少了 二次污染，具有可貴的經(jīng)濟和社會效益。