一種處理化工廢水中高濃度氨氮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高濃度氨氮方法，屬于處理化工廢水技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]人類(lèi)與化工的關(guān)系十分密切，普及到生活的方方面面。在現(xiàn)代生活中，幾乎隨時(shí)隨地都離不開(kāi)化工產(chǎn)品，從衣、食、住、行等物質(zhì)生活到文化藝術(shù)、娛樂(lè)等精神生活，都需要化工產(chǎn)品為之服務(wù)，有些化工產(chǎn)品在人類(lèi)發(fā)展歷史中，起著劃時(shí)代的重要作用，它們的生產(chǎn)和應(yīng)用，但是隨著化工企業(yè)的不斷發(fā)展，由此而產(chǎn)生的高濃度氨氮廢水也成為行業(yè)發(fā)展制約因素之一；現(xiàn)有技術(shù)中去除廢水中氨氮的方法，比如吹脫法，它是將廢水PH值調(diào)節(jié)至堿性時(shí)，離子態(tài)銨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨，再將廢氣和氣體接觸，使氨氮從液相轉(zhuǎn)移到氣相，該法常用于高濃度氨氮廢水的處理，但在實(shí)際操作時(shí)也存在處理效率低，出現(xiàn)水垢影響操作，能耗及維護(hù)工作量較大和容易造成二次污染等現(xiàn)象；還比如公開(kāi)號(hào)為CN102060399A，名稱(chēng)為“有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)┨幚砀邼舛劝钡獜U水的除氨氮裝置”，該專(zhuān)利通過(guò)添加有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)┤コ龔U水中高濃度氨氮，雖然本發(fā)明運(yùn)行操作簡(jiǎn)便，對(duì)于高濃度氨氮廢水的脫氮效率高，但本發(fā)明是與吹脫法相結(jié)合，會(huì)導(dǎo)致氨氣進(jìn)入大氣而引起二次污染；為了解決易產(chǎn)生二次污染、成本高等問(wèn)題，發(fā)明了一種有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料，它與化工廢水反應(yīng)下不會(huì)產(chǎn)生氨氣進(jìn)入大氣也無(wú)沉淀生成、不會(huì)導(dǎo)致環(huán)境二次污染等，有很好的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)┙Y(jié)合吹脫法在高濃度氨氮廢水處理過(guò)程中存在氨氣排放，造成環(huán)境二次污染問(wèn)題，提供了一種有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石納米磁性吸附材料，吸附廢水中高濃度氨氮，且吸附飽和后能老化吸附材料表層，在外加磁場(chǎng)和水流沖刷作用下分離，實(shí)現(xiàn)吸附材料的更新，無(wú)需再生。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案:
有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料制備步驟為:
(1)鎂鋁鐵水滑石制備:分別稱(chēng)取5.2?10.6g硝酸鎂、3.4?7.1g硝酸鋁、4.2?13.2g硝酸鐵溶解在260?380ml含有4.1?7.3g尿素的無(wú)水乙醇溶液中，室溫下攪拌lh，倒入水熱反應(yīng)釜中加熱至140°C，反應(yīng)12?15h，冷卻至室溫，用乙醇和去離子水清洗三遍后在65°C下干燥6h，得到納米鎂鋁鐵水滑石；
(2)磁化:將上述制備的納米鎂鋁鐵水滑石依次用質(zhì)量濃度為36.5%的濃鹽酸和飽和氫氧化鉀溶液浸泡5h，置于馬弗爐中，在溫度為115 °C下烘干，靠近磁場(chǎng)磁化；
(3)改性:將經(jīng)酸洗、堿浸和磁化后的納米鎂鋁鐵水滑石材料浸入10?30g有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)┲?，攪?5?70min;
(4)烘干:將改性后的納米鎂鋁鐵水滑石材料用去離子水清洗3遍，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下烘干； (5)活化:在溫度為800°C?900°C下煅燒3?6h，即可。
[0005]所述的有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)?乙烯基磺酸、草酸鈉、丙烯酸丁酯三種，以質(zhì)量比計(jì):20%?45%乙烯基磺酸、10%?30%草酸鈉、25%?70%丙烯酸丁酯；
[0006]一種處理化工廢水中高濃度氨氮的具體應(yīng)用方法:
(1)將制備得到的有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料與膠粘劑按質(zhì)量比5:2配成黏稠液，將黏稠液用噴槍均勻噴于聚四氟乙烯塑料片表層，每層塑料片厚度為5?1cm ；
(2)將噴過(guò)黏稠液的塑料片在通風(fēng)狀態(tài)下干燥10?20min后，豎直疊加置于吸附塔中，疊加層高度為10?55cm，層間相間空隙高度為45?90cm，讓氨氮濃度為1000?5000mg/L的化工廢水流經(jīng)吸附塔中，流速控制8?17m3/h，停留時(shí)間為40?60min ；
(3)有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料吸附氨氮，隨著吸附不斷趨于飽和，粘稠液開(kāi)始老化，出現(xiàn)層層脫落；
(4)在化工廢水水流的沖刷作用下，老化的納米吸附材料表層掉入塔底，并在外加磁場(chǎng)作用下進(jìn)行分離。
[0007]所述的膠粘劑按重量份配比為:15份聚乙烯醇、20份羧甲基淀粉、35份石墨烯和30份水玻璃。
[0008]本發(fā)明的原理:鎂鋁鐵水滑石材料具有比表面積大，屬于介孔材料物質(zhì)，經(jīng)有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男院髮?duì)廢水中氨氮具有吸附性能，更重要的是，有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)┑募尤?，能夠使得吸附材料吸附氨氮達(dá)到飽和后，膠粘劑老化并層層脫落，實(shí)現(xiàn)吸附材料表面的更新，重新吸附廢水中的高濃度氨氮，而脫落后的殘留物在水流沖刷和外加磁場(chǎng)作用分離。
[0009]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)不會(huì)產(chǎn)生氨氣進(jìn)入大氣也無(wú)沉淀生成、不會(huì)導(dǎo)致環(huán)境二次污染；
(2)制備得到的有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料吸附廢水中高濃度氨氮，且飽和后能老化吸附材料表層，在外加磁場(chǎng)和水流沖刷作用下，實(shí)現(xiàn)吸附材料的更新，無(wú)需再生；
(3)針對(duì)化工廢水水質(zhì)情況，選用了乙烯基磺酸、草酸鈉、丙烯酸丁酯制成的有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)?，它的加入能夠使得吸附材料吸附氨氮達(dá)到飽和后膠粘劑老化并層層脫落，針對(duì)性強(qiáng)；
(4)脫落后殘留物無(wú)水分、體積小，在外加磁場(chǎng)下可分離，吸附材料無(wú)需再生，去除率高、成本低。
實(shí)施方式
[0010]本發(fā)明有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料制備:首先分別稱(chēng)取5.2?10.6g硝酸鎂、3.4?7.1g硝酸鋁、4.2?13.2g硝酸鐵溶解在260?380ml含有4.1?7.3g尿素的無(wú)水乙醇溶液中，室溫下攪拌lh，倒入水熱反應(yīng)釜中加熱至140°C，反應(yīng)12?15h，冷卻至室溫，用乙醇和去離子水清洗三遍后在65°C下干燥6h，得到納米鎂鋁鐵水滑石；將上述制備的納米鎂鋁鐵水滑石依次用質(zhì)量濃度為36.5%的濃鹽酸和飽和氫氧化鉀溶液浸泡5h，置于馬弗爐中，在溫度為115°C下烘干，靠近磁場(chǎng)磁化；而后將經(jīng)酸洗、堿浸和磁化后的納米鎂鋁鐵水滑石材料浸入10?30g有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)┲?，攪?5?70min ;再將改性后的納米鎂鋁鐵水滑石材料用去離子水清洗3遍，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下烘干；最后在溫度為800°C?900°C下煅燒3?6h，即可。
[0011]所述的有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)?乙烯基磺酸、草酸鈉、丙烯酸丁酯三種，以質(zhì)量比計(jì):20%?45%乙烯基磺酸、10%?30%草酸鈉、25%?70%丙烯酸丁酯。
[0012]一種處理化工廢水中高濃度氨氮的具體應(yīng)用方法:
(1)將制備得到的有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料與膠粘劑按質(zhì)量比5:2配成黏稠液，將黏稠液用噴槍均勻噴于聚四氟乙烯塑料片表層，每層塑料片厚度為5?1cm ；
(2)將噴過(guò)黏稠液的塑料片在通風(fēng)狀態(tài)下干燥10?20min后，豎直疊加置于吸附塔中，疊加層高度為10?55cm，層間相間空隙高度為45?90cm，讓氨氮濃度為1000?5000mg/L的化工廢水流經(jīng)吸附塔中，流速控制8?17m3/h，停留時(shí)間為40?60min ；
(3)有機(jī)復(fù)合脫氮?jiǎng)└男枣V鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料吸附氨氮，隨著吸附不斷趨于飽和，粘稠液開(kāi)始老化，出現(xiàn)層層脫落；
(4)在化工廢水水流的沖刷作用下，老化的納米吸附材料表層掉入塔底，并在外加磁場(chǎng)作用下進(jìn)行分離。
[0003]所述的膠粘劑按重量份配比為:15份聚乙烯醇、20份羧甲基淀粉、35份石墨烯和30份水玻璃。
實(shí)例I
[0014]首先分別稱(chēng)取5.2g硝酸鎂、3.4g硝酸鋁、4.2g硝酸鐵溶解在260ml含有4.1g尿素的無(wú)水乙醇溶液中，室溫下攪拌lh，倒入水熱反應(yīng)釜中加熱至140°C，反應(yīng)12h，冷卻至室溫，用乙醇和去離子水清洗三遍后在65