[發明專利]竹炭負載Si-TiO2復合材料的制備方法及其去除低溫水中氨氮的方法

無效

• 申請號: 201110198712.5
• 申請日: 2011-07-15
• 公開（公告）號: CN102343262A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 李偉光;李春穎;魏利
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/30;C02F1/72
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及竹炭復合材料的制備方法及其去除水中氨氮的方法。

背景技術

近年來，隨著經濟的高速發展，我國大部分地表水和地下水受到了不同程度的污染，氨氮是主要的污染物之一。如果受污染的水源水不加處理或處理不當，導致自來水廠出水中的氨氮含量偏高，會造成管網中亞硝化菌和硝化菌的繁殖生長，從而使管網中硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量超標。硝酸鹽過量會使嬰兒患上高鐵血紅蛋白癥，當飲用水中硝態氮(NO₃--N)含量高于10mg/L時就會使紅血球不能帶氧而導致嬰兒窒息死亡；另外，硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為亞硝胺后會產生“癌、致突變、致畸”的三致物質。

飲用水中的氨氮處理的方法主要有：電吸附法，曝氣除氨法，折點加氯除氨法，生物處理法以及膜過濾法。然而，電吸附法和膜過濾法處理成本高，折點加氯法會產生消毒副產物，產生二次污染；生物處理法中的除氨氮菌在0℃-5℃無法正常生長，不適合在氣溫低的地區使用。

發明內容

本發明是要解決現有的去除水中氨氮的方法對于低溫水的氨氮去除率低的技術問題，而提供竹炭負載Si-TiO₂復合材料的制備方法及其去除低溫水中氨氮的方法。

本發明的竹炭負載Si-TiO₂復合材料的制備方法按以下步驟進行：一、采用溶膠-凝膠法制備Si-TiO₂粉末；二、按Si-TiO₂粉末與重量百分濃度為2％～4％的乙醇水溶液的比為1g∶9mL～12mL的比例稱取步驟一制備的Si-TiO₂粉末和重量百分濃度為2％～4％的乙醇水溶液并混合均勻，室溫下以150轉/分～180轉/分的轉速攪拌5h～8h，得到是Si-TiO₂混合液；三、將干餾炭化的最終溫度為300℃～400℃的低溫碳化竹炭粉碎至細度為200目～250目，得到低溫竹炭粉；四、步驟三得到的低溫竹炭粉與步驟二得到的Si-TiO₂混合液按1∶1～10的質量比混合、攪拌12h～18h，然后將低溫碳化竹炭粉過濾出來，用去離子水洗滌至pH為6～7，得到濕態的低溫碳化竹炭粉；五、將步驟四得到的濕態的低溫碳化竹炭粉放在溫度為400℃～450℃的燒結爐中焙燒4h～6h，冷卻后得到竹炭負載Si-TiO₂復合材料。

本發明的竹炭負載Si-TiO₂復合材料去除低溫水中氨氮的方法按以下步驟進行：按竹炭負載Si-TiO₂復合材料的投加量為3mg/L～5mg/L，將竹炭負載Si-TiO₂復合材料投放到待處理水中，在待處理水的溫度為0℃～5℃的條件下攪拌10min～50min，再將竹炭負載Si-TiO₂復合材料過濾出來，完成低溫水中氨氮的去除。

在本發明的竹炭負載Si-TiO₂復合材料是一種新型吸附材料，竹材作為一種多孔介質材料，干餾炭化后形成的竹炭具有較高的孔隙度，其孔隙包括大孔隙、中孔隙、微孔隙。竹炭有豐富的孔隙分布特征和高比表面積，其表面存在羧基、以內酯形態存在的羧基、酚羥基等含氧官能團和少量含硫、氫、氯元素的表面官能團，而復配后Si-TiO₂光催化劑顆粒進入竹炭的孔隙內，使竹炭不僅發揮了吸附氨氮的物理效能，同時具有了光催化氧化氨氮的能力。對于溫度為0℃～5℃的低溫水中的氨氮的去除率達到90％以上。去除低溫水中氨氮的方法簡單，方便，不用昂貴的設備，也沒有二次污染，成本低。

本發明竹炭負載Si-TiO₂復合材料制備方法簡單，可工業化生產，可用于水處理領域。

附圖說明

圖1是具體實施方式十九步驟三中所述的干餾炭化的最終溫度為400℃的低溫竹炭的掃描電鏡照片；圖2是具體實施方式十九制備的竹炭負載Si-TiO₂復合材料的掃描電鏡照片；圖3是具體實施方式十九中待處理水中氨氮隨時間的變化關系曲線圖，其中a為以竹炭負載Si-TiO₂復合材料吸咐劑時待處理水中氨氮隨時間的變化關系曲線，b為以低溫竹炭粉為吸咐劑時待處理水中氨氮隨時間的變化關系曲線。

具體實施方式