一種去除水中氨氮和磷酸鹽的改性沸石吸附劑及其制備和再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及用于去除水中氨氮和憐酸鹽的改性沸石吸 附劑及其制備和再生方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大量含有氮和憐的工業(yè)廢水、生活污水被排入江河湖 泊，易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，使藻類過(guò)量繁殖，急劇加速水中溶解氧的消耗，水質(zhì)惡化，導(dǎo)致魚 類及其他生物大量死亡。常用廢水中除憐和氮的方法有化學(xué)沉淀法、生物法、化學(xué)吸附與離 子交換法等。吸附法和離子交換法具有工藝簡(jiǎn)單、消除效果好、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，被人們 認(rèn)為是有效的去除氮憐的方法，而吸附劑的設(shè)計(jì)開發(fā)，成為該方法的研究重點(diǎn)。
[0003] 天然沸石是一類含水的堿金屬或堿±金屬的娃侶酸鹽礦物的總稱，晶格空穴中的 陽(yáng)離子使其具有離子交換能力，豐富的孔道結(jié)構(gòu)，使其具有出色的吸附能力。與合成沸石相 比，天然沸石廉價(jià)易得，但結(jié)晶度低，再生性能較差。利用天然沸石的陽(yáng)離子交換性能來(lái)消 除氨氮已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注，通過(guò)鹽、高溫、堿處理等簡(jiǎn)單的改性方法，得 到了去除氨氮性能較好的改性沸石，但仍存在不能多次再生的缺點(diǎn)。由于憐在水中主要W 陰離子形式存在，與帶負(fù)電荷的沸石骨架之間具有靜電排斥作用，因此，天然沸石對(duì)憐的吸 附效果不佳。研究出一種合適的改性方法，提高天然沸石吸附憐的能力，并能多次再生，將 會(huì)使天然沸石可W廣泛的應(yīng)用于污水處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種能同時(shí)去除水中氨氮和憐酸鹽的改性沸石吸附劑及其 制備和再生方法。
[0005] 本發(fā)明提供的能同時(shí)去除水中氨氮和憐酸鹽的改性沸石吸附劑的制備方法，具體 步驟為： (1) 將天然沸石顆粒篩選并娠磨，粉碎到100~200目，清洗、烘干； (2) 配制鋼離子含量為0. 05~2. 0mol/L的氯化鋼改性劑溶液； (3 )將步驟（1)處理后的沸石粉末與步驟（2 )配制的改性劑溶液混合后，在磁力攬拌下 進(jìn)行離子交換2~4化，沸石粉末與氯化鋼改性劑溶液的重量比為1:5~50 ; (4) 將步驟（3)得到的混合物靜置沉降后，取出固體清洗、烘干、娠磨成粉； (5) 配制錯(cuò)離子含量為0. 01~0. 2mol/L的錯(cuò)改性劑溶液； (6) 將步驟（4)處理后的固體粉末與步驟（5)配制的改性劑溶液混合后，經(jīng)磁力攬拌 0. 5~化后，加入化0H調(diào)節(jié)抑值至9~12 ; (7) 將步驟（6)得到的混合物進(jìn)行超聲改性，先采用28KHZ，40W處理10-30min，然后采 用 80KHz，90W處理 10-60min; (8) 超聲改性后在120°C水熱處理24~48h; (9)將步驟（8)得到的混合物冷卻靜置沉降后，取出固體清洗、烘干、娠磨成粉，得到改 性的沸石，作為吸附劑。
[000引本發(fā)明中，步驟（5 )配制錯(cuò)改性劑溶液使用的錯(cuò)鹽為ZrOC!2 ·細(xì)20或ZrO(N03)2 · 2&0。
[0007] 本發(fā)明中，步驟（1 )、步驟（4)所述烘干，溫度為90~150°C。
[0008] 本發(fā)明制備得到的吸附劑，能同時(shí)有效地去除水中氨氮W及憐酸鹽；并能多次再 生，重復(fù)使用。
[0009] 本發(fā)明所述的再生，其方法是：把使用過(guò)的改姓沸石與再生液按為1:5~50的重量 比例混合，再生時(shí)間為30~300min;所述再生液為包含0. 01~0. 5mol/L化0H和0. 05~2. 0 mol/L化C1的混合液。
[0010] 本發(fā)明的原理為：利用氯化鋼改性溶液對(duì)沸石進(jìn)行前處理，通過(guò)離子交換去除巧 儀等離子，提高沸石吸附氨氮的能力。再經(jīng)過(guò)沉淀法負(fù)載錯(cuò)，利用錯(cuò)對(duì)憐的特異性吸附能 力，提高沸石吸附憐酸鹽的能力。超聲改性和水熱處理可W改善天然的結(jié)晶度，使之具有更 好的穩(wěn)定性，能多次再生使用，同時(shí)廢水錯(cuò)沉淀更加均勻分散在沸石表面，加強(qiáng)沸石表面與 錯(cuò)的作用，提高沸石的吸附能力。超聲處理的基本原理是基于液體的空化效應(yīng)，空化效應(yīng)的 強(qiáng)度直接跟頻率有關(guān)，頻率低時(shí)，空化氣泡大，空化強(qiáng)度高，作用力強(qiáng)。頻率高時(shí)產(chǎn)生的空化 泡數(shù)量多，穿透力強(qiáng)，先后使用兩種不同頻率和功率的超聲處理是改善天然沸石性能的關(guān) 鍵點(diǎn)之一。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：利用廉價(jià)的天然沸石作為原材料，通過(guò)氯化 鋼W及錯(cuò)的雙重改性后制備得到改性沸石吸附劑，不僅提高了天然沸石吸附氨氮的能力， 同時(shí)大大提高了沸石吸附憐酸鹽的能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)陽(yáng)離子氨氮和陰離子憐酸鹽的同步吸附 功能。另外本發(fā)明對(duì)改性后沸石進(jìn)行超聲和水熱處理，顯著改善了天然沸石再生使用性能 差的問(wèn)題，提供的再生液能夠有效地對(duì)吸附后的改性沸石吸附劑進(jìn)行再生，使得改性沸石 能夠循環(huán)使用，節(jié)約成本。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
[001引 實(shí)施例1 (1) 將沸石顆粒篩選并娠磨，粉碎到100~200目，用去離子水清洗后100°C烘干； (2) 配制鋼離子含量為1. 0mol/L的氯化鋼改性劑溶液； (3 )將步驟（1)處理后的沸石粉末與步驟（2 )配制的改性劑溶液混合后，在磁力攬拌下 進(jìn)行離子交換2地，沸石粉末與氯化鋼改性劑溶液的重量比為1:20 ; (4) 將步驟（3)得到的混合物靜置沉降后，取出固體清洗烘干、娠磨成粉； (5) 用ZrOClz·細(xì)20配制錯(cuò)離子含量為0. 02mol/L的改性劑溶液； (6 )將步驟（4)處理后的固體粉末與步驟（5 )配制的錯(cuò)改性劑溶液混合后，經(jīng)磁力攬拌 化后，加入化0H溶液調(diào)節(jié)抑值至10 ; (7) 將步驟（6)得到的混合物進(jìn)行超聲改性，先采用28KHz，40W處理lOmin，然后采用 80KHz，90W處理 60min; (8) 超聲改性后在120°C水熱處理24h; (9)將步驟（8)得到的混合物靜置沉降后，取出固體用去離子水清洗后，于150°C烘箱 烘干、娠磨成粉，得到改性的沸石吸附劑。
[0014] 將實(shí)施例1制得的改性沸石吸附劑應(yīng)用于的含氨氮和憐酸鹽的溶液的吸附消除 中，氨氮和憐酸鹽的初始濃度均為10mg/l，溶液抑=4,沸石投料量6g/l，吸附效果見(jiàn)表1。 [001引實(shí)施例2 (1) 將沸石顆粒篩選并娠磨，粉碎到100~200目，用去離子水清洗后90°C烘干； (2) 配制鋼離子含量為0. 05mol/L的氯化鋼改性劑溶液； (3 )將步驟（1)處理后的沸石粉末與步驟（2 )配制的改性劑溶液混合后，在磁力攬拌下 進(jìn)行離子交換48h，沸石粉末與氯化鋼改性劑溶液的重量比為1:5; (4) 將步驟（3)得到的混合物靜置沉降后，取出固體清洗烘干、娠磨成粉； (5) 用ZrO(N03)2· 2&0配制錯(cuò)離子含量為0. 2mol/L的改性劑溶液； (6) 將步驟（4)處理后的固體粉末與步驟（5)配制的改性劑溶液混合后，經(jīng)磁力攬拌5 h后，加入