[發明專利]一種樹脂基銨催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011396327.7
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112371184A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 陳亦力;劉曼曼;莫恒亮;李鎖定;吳文輝;孟佳意
• 申請（專利權）人: 北京碧水源膜科技有限公司
• 主分類號: B01J31/08
• 分類號: B01J31/08;B01J31/32;C02F1/72;C02F101/16
• 代理公司: 北京君智知識產權代理事務所(普通合伙) 11305
• 代理人: 劉秀娟

本發明提供一種樹脂基銨催化劑，所述樹脂基銨催化劑是表面被具有活性的鐵錳氧化物包裹的陽離子交換樹脂。本發明還提供上述樹脂基銨催化劑的制備方法，配置鐵錳銨鹽溶液和高錳酸鉀溶液，使鐵錳銨鹽溶液與高錳酸鉀溶液在管路中混合后持續流過陽離子交換樹脂，得到樹脂基銨催化劑。本發明通過使具有活性的低濃度鐵錳氧化物易與陽離子交換樹脂結合并在其表面聚集包覆，形成對NH₄⁺具有選擇性催化氧化作用的鐵錳氧化物，掛膜周期只需10?20天，顯著優于現有技術，所得氧化膜薄且活性高，避免了利用高濃度反應原料進行反應而導致氧化膜過厚的缺陷，可實現低濃度吸附態NH₄⁺的有效處理。

【技術領域】

本發明涉及水處理技術領域，特別涉及一種針對低濃度氨氮水體 的樹脂基銨催化劑，還涉及其制備方法及應用。

【背景技術】

市政水體中氨氮主要以銨離子(NH₄⁺)形式存在，針對低濃度氨 氮污染的實際市政水體的氨氮催化氧化處理，目前采用的方法為生物 接觸氧化法和臭氧催化氧化技術。

生物接觸氧化法是在生物濾柱內裝填一定的填料，自然掛膜條件 下使填料表面覆蓋一定厚度的生物膜，利用吸附在填料上的生物膜和 充分供應的氧氣，通過生物氧化作用將廢水中的氨氮氧化分解。然而， 生物接觸氧化法的缺點是生物濾柱通常水流緩慢，反應效率低，且生 物濾柱抗沖擊能力弱，低溫條件下生物活性會顯著降低，繼而影響水 體氨氮的去除效果。另一方面，在填料表面覆蓋生物膜的掛膜工藝流 程周期長，此外還存在建設投資大、運行成本高等問題，都增加了生 物接觸氧化法的實施難度。

臭氧催化氧化技術是通過在臭氧體系中投加催化劑以提高臭氧 體系產生羥基自由基·OH的能力，本質是利用·OH氧化氨氮。然而， ·OH與NH₃的反應速率非常低(k＝(1.0±0.1)×10⁸M^-1s^-1)，并且與 NH₄⁺的反應速率常數太慢而難以測量，此外·OH對氧化氨的選擇性 也很差，較易氧化的物質會優先消耗·OH，從而導致臭氧催化氧化技 術效率低下。

【發明內容】

針對生物接觸氧化法抗沖擊能力弱、低溫條件生物活性低、掛膜 工藝周期長、臭氧催化氧化技術催化氧化氨氮選擇性差、反應速率低 的缺點，本發明的目的是針對低濃度氨氮污染的實際市政水體提出一 種能夠在常溫常壓條件下催化氧化氨氮方案，解決利用生物接觸氧化 法降解氨氮所遇到的抗沖擊能力弱、低溫條件生物活性低的技術難題， 同時克服臭氧催化氧化技術氧化氨氮選擇性差、反應速率低的缺陷。

為了實現上述目的，本發明的思路是以具有強吸附氨氮性能的陽 離子交換樹脂為填料基底，使低價鐵錳離子溶液被高錳酸鉀氧化后通 過陽離子交換樹脂，使陽離子交換樹脂表面附著以鐵錳氧化物為主的 活性氧化膜，這種活性氧化膜對NH₄⁺的氧化具有催化作用，借助陽 離子交換樹脂具有的吸附氨氮性能將水中游離的NH₄⁺富集在活性氧 化膜表面，從而大幅增加活性氧化膜表面的吸附態NH₄⁺濃度，進而 增加活性氧化膜的催化氧化氨氮的速率。

基于此，本發明提供一種樹脂基銨催化劑，所述樹脂基銨催化劑 是表面被具有活性的鐵錳氧化物包裹的陽離子交換樹脂，所述活性鐵 錳氧化物的包裹厚度是1-5μm，所述陽離子交換樹脂的粒徑是580- 630μm、膨脹系數6％-7％、濕度53％-55％、全交換容量1.80meq/ml。