申請日2013.10.30
公開(公告)日2015.05.06
IPC分類號C02F1/28; C02F1/30; C02F103/16; B01J20/34; C02F101/16; B01J20/12
摘要
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種去除電鍍廢水中氨氮的方法，包括以下步驟(1)調(diào)節(jié)原料含氨氮的電鍍廢水的pH值至4～6，使得氨氮主要以NH4+的形式存在;(2)預(yù)處理后的電鍍廢水在微波輻射下恒溫恒速通過改性膨潤土顆粒床層;(3)使用稀酸對吸附飽和的改性膨潤土顆粒床層進(jìn)行再生。本發(fā)采用改性膨潤土作為吸附劑，相較于傳統(tǒng)的活性炭、沸石吸附劑，具有更大的容量和更好的選擇性;采用微波輻射，可以促進(jìn)吸附過程，并且對水質(zhì)沒有嚴(yán)格要求;采用再生手段，可以使得膨潤土完全恢復(fù)吸附能力，并且再生液中氨氮濃度高，可回收利用，避免了二次污染。
權(quán)利要求書
1.一種去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)、調(diào)節(jié)原料含氨氮的電鍍廢水的pH值至4～6，使得氨氮主要以NH4+形式存在;
(2)、預(yù)處理后的電鍍廢水在微波輻射下恒溫恒速通過改性膨潤土顆粒床層;
(3)、使用稀酸對吸附飽和后的改性膨潤土顆粒床層進(jìn)行再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于在步驟(2)中，所述 改性膨潤土顆粒與廢水中氨氮的質(zhì)量比為5～50:1;所述微波輻射電鍍廢水的時間為 5～10min;廢水流過改性膨潤土顆粒床層的溫度為50～100℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于在步驟(2)中，所述 改性膨潤土顆粒與廢水中氨氮的質(zhì)量比為5～20:1;所述微波輻射電鍍廢水的時間為 5～8min;廢水流過改性膨潤土顆粒床層的溫度為60～80℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于在步驟(2)中，所述 改性膨潤土顆粒床層由改性膨潤土顆粒置于圓形柱內(nèi)制成的;所述改性膨潤土顆粒由改性膨 潤土加入致孔劑和膠黏劑制成，其具體制備方法為：改性膨潤土懸浮液中加入致孔劑和膠黏 劑，攪拌12～24小時，過濾得到濾餅，去離子水清洗濾餅，于50～100℃烘干，送入 600～1000℃馬弗爐內(nèi)高溫煅燒，固體混合粉末高溫團(tuán)聚，冷卻，用篩網(wǎng)篩選8～15目的固體 顆粒即得改性膨潤土顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于所述致孔劑為煤 粉、石油焦、核桃殼，聚乙烯、聚丙烯中的一種或幾種組合;
所述膠黏劑為淀粉，明膠，纖維素，環(huán)氧樹脂膠黏劑、聚氨酯膠黏劑、聚醋酸乙烯膠黏 劑中的一種或幾種組合;
所述改性膨潤土為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鋁柱撐膨潤土、鐵柱撐膨潤土中的一種或 者幾種組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于所述鈉基膨潤土或 鈣基膨潤土由天然膨潤土制得，其具體制備方法為：在快速攪拌下，將天然膨潤土緩慢加入 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～10%的硝酸鈉或硝酸鈣水溶液，于50～80℃下繼續(xù)攪拌12～24小時;其中所述 天然膨潤土和所述硝酸鈉或硝酸鈣水溶液的質(zhì)量體積比為1～3:10g/mL;
所述鋁柱撐膨潤土或鐵柱撐膨潤土由鈉基膨潤土制得，具體制備方法為：將0.5～2mol/L NaOH水溶液在攪拌的狀態(tài)下滴入0.5～2mol/L硝酸鋁或硝酸亞鐵水溶液中，控制OH-/Al3+或 OH-/Fe3+的摩爾比在2～4，得到的鋁柱化劑或鐵柱化劑老化3～5天，邊攪拌邊緩慢地將鈉基 膨潤土加入到上述柱化劑中，靜置12～24小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于在制備鈉基 膨潤土顆�；蜮}基膨潤土顆粒時：所述致孔劑的用量為所述天然膨潤土質(zhì)量的10～30%，所 述膠黏劑的用量為所述天然膨潤土質(zhì)量的1～5%;
在制備鋁柱撐膨潤土顆�；蜩F柱撐膨潤土顆粒時：所述致孔劑的用量為所述鈉基膨潤土 質(zhì)量的10～30%，所述膠黏劑的用量為所述鈉基膨潤土質(zhì)量的1～5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于在制備鈉基膨潤土 顆�；蜮}基膨潤土顆粒時：所述致孔劑的用量為所述天然膨潤土質(zhì)量的20～30%，所述膠黏 劑的用量為所述天然膨潤土質(zhì)量的3～5%;
在制備鋁柱撐膨潤土顆粒或鐵柱撐膨潤土顆粒時：所述致孔劑的用量為所述鈉基膨潤土 質(zhì)量的20～30%，所述膠黏劑的用量為所述鈉基膨潤土質(zhì)量的3～5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于在步驟(3)中，所述 稀酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5～15%的稀鹽酸，所述稀酸的體積為所述改性膨潤土顆粒床層體積的2～5 倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除電鍍廢水中氨氮的方法，其特征在于在步驟(3)中，所 述稀酸的體積為所述改性膨潤土顆粒床層體積的2～3.5倍。
說明書
一種去除電鍍廢水中氨氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種去除電鍍廢水中氨氮的方法。
背景技術(shù)
氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮。廢水中的氨氮是引起 水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染的主要物質(zhì)之一，可引起水中藻類及其他微生物的繁殖，水中溶解 氧的下降，增加循環(huán)水殺菌處理的用氯量等系列問題。多種電鍍的電鍍工藝都會添加氨水、 氯化銨等化學(xué)藥品，從而產(chǎn)生大量高濃度的氨氮廢水。目前，有關(guān)電鍍廢水處理的設(shè)計(jì)規(guī) 范、教科書及期刊上對電鍍廢水中氨氮去除方面可供參考的資料和工程實(shí)例均較少。伴隨著 《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB21900-2008新標(biāo)準(zhǔn)對企業(yè)廢水總排放口總氮指標(biāo)提出的新要求 (總氮≤30mg/L)，如何更高效去除電鍍廢水中氨氮的污染物成為研究熱點(diǎn)。
目前，氨氮廢水的處理技術(shù)眾多，主要可分為三類：物理法、化學(xué)法和生物法。其中物 理法有蒸餾法、空氣吹脫法、液膜法、土壤灌溉法等;化學(xué)法主要有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀 法、離子交換法、催化濕式氧化法等。生物法主要有生物硝化和反硝化，短程硝化和反硝 化，同時硝化和反硝化等。盡管氨氮去除方法很多，有時也采用多種技術(shù)聯(lián)合處理，但是還 沒有一種方法能高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地處理氨氮廢水，同時又不會產(chǎn)生二次污染。為了應(yīng)對越 來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，新型的氨氮處理材料和處理技術(shù)都在不斷開發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種去除電鍍廢水中氨氮的方 法，利用改性膨潤土在微波輻射下快速、便捷的去除電鍍廢水中的氨氮，同時能夠再生改性 膨潤土、回收氨氮，避免了二次污染的問題。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種去除電鍍廢水中氨氮的方法，包括以下步驟：
(1)、調(diào)節(jié)原料含氨氮的電鍍廢水的pH值至4～6，使得氨氮主要以NH4+的形式存在;
(2)、預(yù)處理后的電鍍廢水在微波輻射下恒溫恒速通過改性膨潤土顆粒床層;
(3)、使用稀酸對吸附飽和的改性膨潤土顆粒床層進(jìn)行再生。
在步驟(2)中，所述改性膨潤土與廢水中氨氮的質(zhì)量比為5～50:1，優(yōu)選5～20:1。
在步驟(2)中，所述廢水的微波輻射時間為5～10min，優(yōu)選為5～8min。
在步驟(2)中，廢水流過改性膨潤土顆粒床層的溫度為50～100℃，優(yōu)選為60～80℃。
在步驟(2)中，所述改性膨潤土顆粒床層是由改性膨潤土顆粒置于圓形柱內(nèi)制成的，所 述圓形柱的柱體材料為玻璃鋼、陶瓷或玻璃。
所述改性膨潤土顆粒由改性膨潤土加入致孔劑和膠黏劑制成，其具體制備方法為：改性 膨潤土懸浮液中加入致孔劑和膠黏劑，攪拌12～24小時，過濾得到濾餅，去離子水清洗濾 餅，于50～100℃烘干，送入600～1000℃馬弗爐內(nèi)高溫煅燒，固體混合粉末高溫團(tuán)聚，冷 卻，用篩網(wǎng)篩選8～15目的固體顆粒即為改性膨潤土顆粒。
所述致孔劑為煤粉、石油焦、核桃殼，聚乙烯、聚丙烯中的一種或幾種組合。
所述膠黏劑為淀粉，明膠，纖維素，環(huán)氧樹脂膠黏劑、聚氨酯膠黏劑、聚醋酸乙烯膠黏 劑中的一種或幾種組合。
所述改性膨潤土為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鋁柱撐膨潤土、鐵柱撐膨潤土中的一種或 者幾種組合。
所述鈉基膨潤土或鈣基膨潤土由天然膨潤土制得，其具體制備方法為：在快速攪拌下， 將天然膨潤土加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～10%的硝酸鈉或硝酸鈣水溶液，于50～80℃下繼續(xù)攪拌 12～24小時，其中所述天然膨潤土和所述硝酸鈉或硝酸鈣水溶液的質(zhì)量體積比為 1～3:10g/mL。
所述鋁柱撐膨潤土或鐵柱撐膨潤土由鈉基膨潤土制得，其具體制備方法為：將 0.5～2mol/LNaOH水溶液在攪拌的狀態(tài)下滴入0.5～2mol/L硝酸鋁或硝酸亞鐵水溶液中，控制 OH-/Al3+或OH-/Fe3+的摩爾比在2～4，得到的鋁柱化劑或鐵柱化劑老化3～5天，邊攪拌邊緩慢 地將鈉基膨潤土加入到上述柱化劑中，靜置12～24小時。
在制備鈉基膨潤土顆粒或鈣基膨潤土顆粒時：所述致孔劑的用量為所述天然膨潤土質(zhì)量 的10～30%，優(yōu)選為20～30%;所述膠黏劑的用量為所述天然膨潤土質(zhì)量的1～5%，優(yōu)選為 3～5%。
在制備鋁柱撐膨潤土顆�；蜩F柱撐膨潤土顆粒時：所述致孔劑的用量為所述鈉基膨潤土 質(zhì)量的10～30%，優(yōu)選為20～30%;所述膠黏劑的用量為所述鈉基膨潤土質(zhì)量的1～5%，優(yōu)選 為3～5%。
在步驟(3)中，所述稀酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5～15%的稀鹽酸，所述稀酸的體積為所述改性膨潤 土顆粒床層體積的2～5倍，優(yōu)選為所述改性膨潤土顆粒床層體積的2～3.5倍。
在步驟(3)中，得到的再生液，調(diào)節(jié)pH值至10以上，回收得到氨水或進(jìn)一步得到氨 氣。
本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于：
1、提出膨潤土顆粒簡便制備方法，無需擠壓造粒，直接通過粉末高溫團(tuán)聚成粒;
2、提出微波輔助膨潤土吸附過程，并獲得優(yōu)化的輻射時間與輻射功率;
3、提出改性膨潤土顆粒用于氨氮去除的吸附與再生工藝過程。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、采用吸附工藝，流程相較傳統(tǒng)技術(shù)更為簡化，并且避免了二次污染的問題;
2、采用改性膨潤土作為吸附劑，相較于傳統(tǒng)的活性炭、沸石吸附劑，具有更大的容量 和更好的選擇性;
3、采用微波輻射，可以促進(jìn)吸附過程，并且對水質(zhì)沒有嚴(yán)格要求;
4、采用再生手段，可以使得膨潤土完全恢復(fù)吸附能力，并且再生液中氨氮濃度高，稍 作處理即可回收利用，達(dá)到資源化利用目的;
5、本發(fā)明出水中氨氮的指標(biāo)完全達(dá)到電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB21900-2008)，解決了 目前電鍍廢水處理工程中總氮不能達(dá)標(biāo)的難題。
