[發明專利]一種去除氨氮的膨潤土顆粒、膨潤土顆粒吸附柱及方法

在審

• 申請號: 201610247798.9
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105771882A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 王敏;萬勇杰;王博;許峰;王思夢
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/16
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種去除氨氮的膨潤土顆粒、膨 潤土顆粒吸附柱及方法。

背景技術

隨著我國社會的快速發展，城市化進程的不斷推進帶來人口數量增加、 工業產業規模擴大等問題，城市周邊的湖泊、河流等承擔了大部分生活污水、 工業廢水。然而，由于污水中氮、磷含量過高，使得天然水體接納各類廢水 后，其營養鹽負荷超標，導致水體中藻類生物等大量繁殖，進而引發水體富 營養化，加速水體老化。

天然水體氨氮污染有其特點：水量大但濃度較工業廢水低。目前，低濃 度氨氮的廢水處理技術主要歸結為兩大類：一是物理化學技術，包括折點氯 化法、離子交換法等；二是生物脫氮技術，即通過各種微生物作用使廢水中 的有機氮轉化為氨態氮后，再經過硝化、反硝化作用等系列反應將其轉化為 氮氣進入大氣，最終達到脫氮目的。盡管這些方法在去除水中氨氮有一定效 果，但均明顯存在成本較高，占地面積大，運行管理比較麻煩等問題，難以 大規模推廣應用。因此研發出一種操作簡便，價格低廉，效果明顯的氨氮去 除方法十分必要。去除水體中的氨氮是解決水體富營養化問題的關鍵，因此 提供一種便捷有效、成本合適、實用性強的脫氮方法很有意義。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種去除氨氮的膨潤土顆粒、膨 潤土顆粒吸附柱及方法。膨潤土作為天然礦物材料，來源廣闊，價格低廉， 利用淀粉燒制成球，再加以改性，不僅氨氮吸附效果好，而且容易實現固液 分離，同時還可以作為肥料回田進行二次利用，因此具有較強的實用價值， 可以有效的解決水體富營養化問題，改善水環境。

一種去除氨氮的膨潤土顆粒，由膨潤土改性得到。

具體的，膨潤土的改性方法包括以下步驟：

1)將膨潤土和淀粉按質量比為100：2～4的比例混合，加水混合均勻 搓成小球，將小球干燥后在480～550攝氏度下焙燒4～6h制成顆粒狀吸附 劑。

2)將步驟1)得到的顆粒狀吸附劑在氯化鈣溶液中改性，改性完成用純 水洗凈，得到改性膨潤土顆粒。

具體的，步驟1)中：小球的粒徑為3～5mm；小球的干燥溫度為90～ 110攝氏度的恒溫溫度；小球的干燥時間為1.5～2.5小時。

具體的，步驟2)中：顆粒狀吸附劑與氯化鈣溶液的用量比為4～ 6g/100mL；氯化鈣溶液的濃度為0.08～0.11mol/L；改性時間為30～50min； 改性過程在搖床中進行，轉速為100～140r/min。

天然膨潤土是地球上最常見的一種粘土礦物，主要成分是蒙脫石。蒙脫 石的晶體結構是由上下兩層硅氧四面體，中間鋁氧八面體所組成的三層片狀 結構的粘土礦物。膨潤土具有良好的膨脹性、吸附性、陽離子交換性和較大 的內、外比表面積，所以膨潤土具有很強的氨氮吸附能力。

粉末狀的膨潤土雖然吸附能力強、效果好，但是其具有很強的溶脹性， 容易堵塞裝置，而且粉末狀膨潤土沉淀性能差，吸附處理后難以實現固液分 離，因此本發明利用淀粉對膨潤土進行造粒，提高后續固液分離效果。同時 為了進一步提高膨潤土的利用率，用氯化鈣對顆粒膨潤土進行改性，進一步 提升了顆粒膨潤土的氨氮去除效果。

本發明還提供了一種去除氨氮的膨潤土顆粒吸附柱，包括管狀載體，在 所述管狀載體的中段填充有膨潤土顆粒段，在所述膨潤土顆粒段的兩端外分 別填充有兩層玻璃球層，在兩層所述的玻璃球層外分別填充有兩層玻璃棉層， 在兩層所述的玻璃棉層外分別設置有兩個固定塞。

具體的，所述的管狀載體為玻璃管、有機玻璃管、塑料管或金屬管。

具體的，所述固定塞為橡膠塞或木塞。

具體的，所述膨潤土顆粒段由膨潤土顆粒和/或改性膨潤土顆粒組成。

優選的，所述改性膨潤土顆粒為本發明所提供的上述改性膨潤土顆粒。

本發明還提供了去除氨氮的方法：

方法一：將本發明所提供的上述去除氨氮的膨潤土顆粒分散在含氨氮水 中。

具體的，以每4～6g改性膨潤土顆粒分散至100mL水中，振蕩1～1.5h， 進行吸附。

方法二：將含氨氮水流經本發明所提供的上述去除氨氮的膨潤土顆粒吸 附柱。

優選的，去除氨氮的膨潤土顆粒吸附柱豎直設置，水流自下而上流經膨 潤土顆粒吸附柱，進行吸附處理。

具體的，膨潤土顆粒吸附柱的水力停留時間(HRT)為0.8～1.2h。