[發(fā)明專利]一種吸附氨氮的脫氮濾料及其再生方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210089218.X
• 申請(qǐng)日: 2012-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN102600796A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董陽(yáng);李祖華;王紅琴;刁曉麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇華杉環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/12
• 分類號(hào): B01J20/12;B01J20/34;C02F1/28;C02F101/16
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種吸附氨氮的脫氮濾料及其再生方法。

背景技術(shù)

作為有機(jī)生命體的重要組成元素，氮在自然環(huán)境中存在一個(gè)循環(huán)過(guò)程。由于城市人口集中和城市污水處理能力相對(duì)不利，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用化學(xué)肥料，使地表水體中的氨氮達(dá)到了較高的濃度。2007年，環(huán)境統(tǒng)計(jì)全國(guó)廢水中氨氮排放量132.4萬(wàn)噸(不含農(nóng)業(yè)源)。其中，工業(yè)氨氮排放量34.1萬(wàn)噸，約占氨氮排放總量的26％。城鎮(zhèn)生活氨氮排放量98.3萬(wàn)噸，占氨氮排放總量的74％以上。我國(guó)氨氮排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出受納水體的環(huán)境容量、污染負(fù)荷壓力大是造成目前地表水體氨氮超標(biāo)的最主要原因。氨氮已超過(guò)COD成為影響地表水水環(huán)境質(zhì)量的首要指標(biāo)，國(guó)家“十二五”氨氮排放總量要求控制10％。所以對(duì)水中氨氮的處理已成為我國(guó)水污染控制領(lǐng)域一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。

長(zhǎng)期以來(lái)，城市污水二級(jí)處理主要以COD_Cr和SS為去除目標(biāo)，對(duì)氨氮等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除效果不佳，而污水處理廠二級(jí)出水的再生回用又是節(jié)約水資源的重要途徑，因此，有效控制和降低水中氨氮的含量已成為一項(xiàng)緊迫的課題，而如何采用價(jià)廉、實(shí)用的低濃度氨氮處理技術(shù)又是當(dāng)前的研究重點(diǎn)之一。目前，國(guó)內(nèi)外廢水脫氮的方法主要有化學(xué)法、混凝沉淀法、生化法和吸附法。化學(xué)法與混凝法處理效果穩(wěn)定，氨氮去除率高，且操作簡(jiǎn)便，然而產(chǎn)生大量難于處理的污泥及出水中鹽的濃度增加等缺點(diǎn)限制了它的推廣應(yīng)用；生化法則在控制與管理上要求比較高，不易維持高且穩(wěn)定的脫氮效果；吸附法以其獨(dú)特的高效快速、操作簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染、吸附劑可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越引起人們的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外常用的吸附材料主要有活性炭、活性氧化鋁、硅膠、沸石以及合成沸石等。但這些吸附材料具有穩(wěn)定性差、吸附容量低、再生頻繁等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中脫氮材料吸附氨氮效果差并且再生工藝復(fù)雜的問(wèn)題，提供一種吸附氨氮的脫氮濾料及其再生方法。該方法具有高效置換出脫氮濾料吸附的氨氮，從而使脫氮濾料具有可長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種吸附氨氮脫氮濾料，該濾料包括以下重量百分比的原料組分：活性氧化鋁20～35％、碳酸鎂15～30％、球土25～30％，碳酸鉀8～15％、氯化鈉2～6％、氧化鐵2～6％、氧化硅3～8％。各組分之和為100％。

該濾料的原料組分優(yōu)選包括：活性氧化鋁20～30％、碳酸鎂15～25％、球土25～28％，碳酸鉀8～12％、氯化鈉3～6％、氧化鐵2～5％、氧化硅5～8％。各組分之和為100％。

該濾料的原料組分最優(yōu)選包括：活性氧化鋁25～30％、碳酸鎂15～20％、球土25～26％，碳酸鉀9～11％、氯化鈉4～6％、氧化鐵2～4％、氧化硅6～8％。各組分之和為100％。

本發(fā)明所述的球土的粒徑范圍為60～100微米。

上述脫氮濾料的制備方法包括以下步驟：

將各原料混合后，加入復(fù)合礦化劑，再將此混合物在氧氣氛中以8～10℃/min的速率升溫，升溫至650～750℃保持反應(yīng)0.5～1.5小時(shí)，繼續(xù)升溫至900～1000℃保持0.5～1.5小時(shí)，1050～1200℃保持0.5～1.5小時(shí)，1250～1300℃保持20～40分鐘，最終升溫至1320～1350℃放置0.5～1小時(shí)，水洗，所述復(fù)合礦化劑由BaCO₃與TiO₂混合組成，重量比為2～2.5∶3，復(fù)合礦化劑加入量為原料總重量的1.5～4％。本發(fā)明產(chǎn)品可產(chǎn)生大于50％的微孔結(jié)構(gòu)。

上述脫氮濾料的再生方法包括以下步驟：

將脫氮濾料用質(zhì)量濃度為2～10％的鈉鹽水溶液浸漬，浸漬1.0～6.0小時(shí)，優(yōu)選1.0～2.0小時(shí)，將浸漬好的脫氮濾料取出。所用鈉鹽為氯化鈉、硫酸鈉或醋酸鈉中的至少一種，所述的鈉鹽水溶液的濃度優(yōu)選為5～8％，鈉鹽水溶液與脫氮濾料的重量比例可以為3～8∶1。

本發(fā)明再生方法采用了較短浸漬時(shí)間，并且在常溫浸漬，防止了浸漬過(guò)程中脫氮濾料結(jié)構(gòu)破壞。燒成后水洗，可洗去去表面的鋁，使活性點(diǎn)充分暴露，增加脫氮濾料的活性。溶液中NH₄⁺在鈉型脫氮濾料上的吸附能很好地符合Vermeulen模型，其相關(guān)系數(shù)R＝0.98，擴(kuò)散系數(shù)D＝1.86×10^-10m².S^-1。由于再生過(guò)程中補(bǔ)鈉，使得再生后的脫氮濾料鈉原子進(jìn)入脫氮濾料骨架，這增加了脫氮濾料的熱穩(wěn)定性。