[發(fā)明專利]一種用于脫氮除磷的超聲-鑭改性沸石的制備

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• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109046236A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 張鳳娥;劉亞清
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/16
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本發(fā)明涉及污水處理技術領域，涉及一種用于脫氮除磷的超聲?鑭改性沸石的制備。本發(fā)明把超聲和鑭聯(lián)合對沸石進行改性，將沸石浸泡于蒸餾水中，進行超聲改性，將超聲改性后的沸石按一定比例投加LaCl₃溶液中浸漬，恒溫振蕩，烘干后制得超聲?鑭改性沸石。將超聲?鑭改性沸石應用到到氮磷污水中，同步脫氮除磷效果顯著，與原沸石相比，對氮磷去除率最大分別提高53.7％、92.5％。本發(fā)明解決了沸石目標污染物單一的問題，具有制備和應用方法簡單、處理效果好、應用廣泛，可以同步脫氮除磷的優(yōu)點，且處理后的污水氮磷濃度達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838?2002)中相關水質(zhì)標準。

技術領域

本發(fā)明涉及污水處理技術領域，尤其涉及一種用于脫氮除磷的超聲-鑭改性沸石的制備。

背景技術

隨著我國工業(yè)化和城市化的發(fā)展，氮磷污染是水體常見污染物之一，不僅來源于各類動物的糞便，而且來源于肥料、染料、制藥和石油產(chǎn)品等工藝生產(chǎn)的廢水。當水體中含有大量的氮磷時，會引起藻類及其它浮游生物迅速繁殖，溶解氧下降，魚類等水生動物死亡，導致水質(zhì)惡化，給生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大困難。因此，脫氮除磷已成為近年來亟待解決的問題。吸附法由于具有占地面積小、工藝簡單、污泥產(chǎn)量少、操作方便、無危害等優(yōu)點，是去除低濃度氮磷最有效安全的工藝。

沸石是一種多孔的硅鋁酸鹽晶體，具有較高的陽離子交換容量和巨大的比表面積，孔道內(nèi)的陽離子對氨氮有很大的靜電吸引力。因此，沸石具有一定的吸附能力和離子交換能力，是一種吸附氨氮的理想材料。但是沸石內(nèi)部及孔道結(jié)構容易堵塞，且沸石的陰離子交換性能弱，對磷酸根幾乎沒有去除效果。因此，需要對沸石進行改性，使其具備同步脫氮除磷的能力。

鑭是一種儲藏量大、經(jīng)濟、對環(huán)境友好的稀土元素，與磷酸根有很強的結(jié)合能力。研究表明，采用鑭對沸石進行改性可以提高其對水中磷酸鹽的去除能力，鑭改性后的吸附劑表面離子配位不飽和，在水溶液中與水配位、溶解生成羥基化表面，與磷酸根交換吸附。

現(xiàn)階段主要通過熱處理、酸處理、鹽處理以及直接氧化等方式對吸附劑進行改性。鑭改性吸附劑的制備過程一般包括：酸/鹽處理、干燥、鑭離子浸泡、干燥、煅燒。酸/鹽處理可以去除沸石表面及孔道中的雜質(zhì)，提高離子交換能力，但具有浸泡時間長、易造成二次污染等缺點；高溫煅燒能耗較高，容易導致結(jié)構破壞。超聲波空化作用能除去表面雜質(zhì)，疏松沸石孔道，孔道增大使空間位阻減小，內(nèi)擴散加快，有利于加快離子交換速率。此外，超聲的引入可以減少化學藥品的使用量，且超聲處理不會帶來新的污染，具有較好的環(huán)境和經(jīng)濟優(yōu)勢。本發(fā)明首次將超聲和鑭聯(lián)合起來對沸石進行改性以實現(xiàn)脫氮除磷，未見文獻公開。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于脫氮除磷的超聲-鑭改性沸石的制備，對污水同步脫氮除磷的能力顯著，操作過程簡單、無污染，應用前景廣闊。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種用于脫氮除磷的超聲-鑭改性沸石的制備，其特征在于，本發(fā)明把超聲和鑭聯(lián)合對沸石進行改性，將沸石浸泡于蒸餾水中，進行超聲改性，將超聲改性后的沸石按一定比例投加LaCl₃溶液中浸漬，恒溫振蕩，烘干后制得超聲-鑭改性沸石。

所述沸石為人造沸石，粒徑為20～80目。

所述超聲-鑭改性沸石，超聲功率為30～500W，超聲時間為5～100min。

所述LaCl₃溶液，濃度為0.01～10％，溶液pH為7～12，沸石與LaCl₃溶液的浸漬比例為1:1～100。

所述恒溫振蕩溫度為30～40℃，振蕩速度為100r/min，振蕩時間為5～24h；烘干溫度為70℃，烘干時間為6h。