本發(fā)明屬于環(huán)境化學及水處理工程領(lǐng)域，具體涉及一類氨氮廢水吸附材料的制備方法。
背景技術(shù)：
氨氮是引起水體富營養(yǎng)化和污染環(huán)境的一種重要污染物質(zhì)，目前，常用的氨氮廢水處理方法有吹脫法、沸石吸附法、膜分離技術(shù)、化學沉淀法、化學氧化法、生物脫氮法等。目前我國處理高濃度氨氮廢水的主要方法為吹脫法或汽提法，它是將氨態(tài)氮在堿性條件下轉(zhuǎn)化為游離氨，然后通過鼓如空氣(或蒸汽)使游離氨脫離水相達到脫除氨氮的目的。吹脫法的局限性在于，當氨氮濃度低于500mg/L時，氨氮吹脫率顯著下降，如果繼續(xù)增加吹脫塔數(shù)量，則能耗及運行成本成倍增加。
而微生物脫氮法，其硝化細菌生長繁殖受溫度及環(huán)境等因素的影響很大，同時對氨氮的濃度要求很高，一般用于濃度低于200mg/L的氨氮廢水。化學沉淀法的連續(xù)投藥費用及長期運行成本較高，處理不當還可能出現(xiàn)二次污染問題。
沸石作為一種廉價的天然礦物，利用它對氨的吸附屬性處理氨氮廢水是國內(nèi)近些年提出的一種方法。其缺點是天然沸石的氨分子交換容量小，因此交換吸附設備的運行效率較低。
蒙脫土對氨分子也具有較高的吸附容量，其缺點是遇水時易于粘結(jié)成團，無法直接作為吸附材料。所有尋求一種新型的吸附材料用于處理中低濃度氨氮廢水變的極其重要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是通過對蒙脫土進行復合化學改性，獲得對氨分子具備較強吸附能力的廉價材料，用以處理中低濃度的氨氮廢水。
本發(fā)明的技術(shù)特點在于，通過對天然的纖維質(zhì)廢棄物及蒙脫土的復合改性工藝，可以得到在氨氮廢水中具備足夠通透性及吸附能力的氨氮吸附材料。復合材料在改性過程中形成的活性炭可增強其對氨的吸附效能及通透性。此外，所用原料在來源及成本方面也具備優(yōu)勢。
本發(fā)明所涉及的一種用于中低濃度氨氮廢水的吸附材料制備方法，其制備過程是按如下步驟進行的：
1)蒙脫土的化學改性
將蒙脫土研磨后過200～1000目篩。然后將其倒入到裝有濃度為1～4mol/L的酸的反應器中，加入量以完全浸沒為度，攪拌1～12h。取出反應物并離心分離及水洗至中性。然后將離心蒙脫土與濃度為0.05～2.0mol/L的Cu2+溶液混合，攪拌反應1～3h；
2)摻填料的化學改性
將粉碎至細度為20～500目的摻填料與質(zhì)量百分比濃度為15～75％的磷酸溶液按重量比1：1.0～2.5攪拌混合均勻，于50℃～80℃下浸泡0.5～6小時后過濾。將濾出物水洗至pH為中性為止；
3)蒙脫土復合改性材料的制備
將改性蒙脫土與改性摻填料二者投入到混合器中，其中，摻填料的比重為10wt％～40wt％，在50～1500rad/min的下快速攪拌10～40分鐘，造粒，并轉(zhuǎn)入焙燒爐中，在300℃～500℃下密閉焙燒2～4小時后即為產(chǎn)品。
進一步地，步驟1)中蒙脫土化學改性所用酸為：硫酸、硝酸、鹽酸。
進一步地，以上步驟2)中摻填料化學改性所用填料為：稻殼、小麥殼、木屑、紙屑、玉米芯、樹葉、干草、玉米桿、水稻徑、小麥徑。
本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于，所選取的材料來源廣，便宜。主材蒙脫土在我國的分布極廣，而且儲量很大；改性填料是利用農(nóng)業(yè)上常見的廢棄物，做到了變廢為寶，大大減少了材料的制造成本，提高了市場競爭力。同時由于在蒙脫土上接枝了銅離子，大大提高了氨氮的吸附效率及對氨氮的吸附選擇性。與傳統(tǒng)吸附材料相比，其吸附能力是傳統(tǒng)吸附材料的2倍以上，可以達到50mg/g以上，而成本價格只有600元/噸。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明，應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施實例1蒙脫土復合改性吸附材料的制備
稱取500g蒙脫土，過200目篩。然后將其倒入裝有500ml濃度為3mol/L的鹽酸反應器中，攪拌反應4小時后取出，離心分離并將酸化黏土用水洗滌至中性，備用。
在反應器中，將酸處理過的黏土100g與500mL濃度為0.5mol/L的CuSO4溶液混合，慢速攪拌反應3小時后過濾分離，固體濾出物備用。
粉碎后的木屑過80目篩，稱取50g于容器中，然后加入150g質(zhì)量百分比濃度為45％的磷酸溶液，于80℃下浸泡3個小時，取出酸化木屑并過濾后備用。
將上述化學改性蒙脫土50g與改性木屑20g加入到混合器中，在500rad/min下攪拌30分鐘，造粒后轉(zhuǎn)入到焙燒爐，在400℃下密閉焙燒3個小時即得到產(chǎn)品。
實施實例2蒙脫土復合改性吸附材料的制備
稱取400g蒙脫土，過150目篩。然后將其倒入裝有400ml濃度為2mol/L的鹽酸反應器中，攪拌反應6小時后取出，離心分離并將酸化黏土用水洗滌至中性，備用。
在反應器中，將酸處理過的黏土100g與400mL濃度為1.0mol/L的CuSO4溶液混合，慢速攪拌反應2小時后過濾分離，固體濾出物備用。
粉碎后的木屑過80目篩，稱取50g于容器中，然后加入150g質(zhì)量百分比濃度為60％的磷酸溶液，于60℃下浸泡4個小時，取出酸化木屑并過濾后備用。
將上述化學改性蒙脫土65g與改性木屑20g加入到混合器中，在300rad/min下攪拌30分鐘，造粒后轉(zhuǎn)入到焙燒爐，在350℃下密閉焙燒4個小時即得到產(chǎn)品。
實施實例3模擬氨氮廢水的處理
將制備得到的復合改性吸附材料填入到帶有上下出入口的玻璃質(zhì)濾柱中，壓實后形成吸附床。將模擬氨氮廢水(氨氮含量約為500mg/L)調(diào)節(jié)pH為10后用導管緩慢地流入入吸附柱中，控制出水流量為5～20ml/min。出水穩(wěn)定后測定出水口氨氮濃度，平均出水的氨氮含量小于7mg/L，達到國家工業(yè)生產(chǎn)污水的排放標準。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。