[發明專利]一種吸附催化脫氮的錳負載絲瓜絡纖維及其制備與應用

有效

• 申請號: 202110790067.X
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113457639B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 王宇暉;許中碩;黃佳琦;宋新山
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;B01J31/06;B01J35/06;C02F1/28;C02F1/72;C02F1/74;C02F3/10;C02F3/12;C02F101/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

本發明公開了一種吸附催化脫氮的錳負載纖維及其制備與應用。本發明以絲瓜絡為原料，通過與氫氧化鈉，高錳酸鉀和硫酸錳混合改性，制得負載錳氧化物的絲瓜絡纖維。將所述的吸附催化脫氮的錳負載絲瓜絡纖維加入到含有氨氮的廢水中，接種污泥，然后曝氣、反應，氨氮吸附降解完成。本發明制備方法簡單，所制備的負載錳絲瓜絡纖維能在常溫下高效去除水體中的氨氮，能使水中的氨氮迅速吸附在絲瓜絡表面，達到快速催化降解的目的，同時，絲瓜絡纖維還可作為反硝化反應的緩釋碳源。本發明適用于氨氮廢水的脫氮處理。

技術領域

本發明涉及一種吸附催化脫氮的錳負載纖維及其制備與應用，屬于水污染治理技術領域。

背景技術

水體污染是環境污染中最主要的一種污染。近年來，隨著各大行業的逐步發展，廢水排放問題已經成為重點的環境問題，大量廢水的隨意排放不僅對生態環境造成嚴重威脅，同時對人類的健康發展也產生很多負面影響。

氨氮是水體氮污染的一種典型形式，現在常用的脫氮技術有空氣吹脫，化學沉淀，高級氧化，生物處理等技術。但其成本高，效率低，且難以處理低氨氮廢水。針對上述問題，吸附法在氨氮廢水的處理中得到越來越廣泛的應用，常用的吸附劑如沸石、生物炭等，雖然這些吸附劑具有較高的吸附能力，但也存在著吸附劑用量大、制備工藝復雜、吸附平衡期長等缺陷。

近些年來，錳元素因顯著影響生物脫氮效率而逐漸成為重點關注元素之一。錳是環境中普遍存在的金屬元素，也是微生物活動中不可缺少的一部分。錳元素可以參加細菌超氧化物歧化酶的活動，對脫氮過程中微生物酶的合成起著至關重要的作用。同時，錳氧化物錳氧化物作為一種具有良好的吸附能力和較強的氧化性能的生態友好性吸附劑，具有制備方法簡單，去除率高，去除率快，適用條件廣等優點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：目前常用的脫氮技術成本高，效率低，且難以處理低氨氮廢水的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種吸附催化脫氮的錳負載絲瓜絡纖維，所述錳負載絲瓜絡纖維以絲瓜絡為原料，通過與氫氧化鈉，高錳酸鉀和硫酸錳混合改性，制得負載錳氧化物的絲瓜絡纖維。

本發明還提供了上述吸附催化脫氮的錳負載絲瓜絡纖維的制備方法，將絲瓜絡段完全浸沒于氫氧化鈉溶液中，浸泡30～120min后取出，并洗滌至中性，干燥；然后將絲瓜絡浸泡在硫酸錳的水溶液中，再加入高錳酸鉀溶液，將得到的反應體系置于搖床上室溫下反應后取出，干燥后即得錳負載絲瓜絡纖維。

優選地，所述氫氧化鈉溶液的質量濃度為1～10％。

優選地，所述洗滌的方法具體為：先用自來水沖洗，然后用去離子水漂洗至漂洗液呈中性。

優選地，所述高錳酸鉀與硫酸錳的質量比為(1～3)：(1～3)；所述高錳酸鉀與反應體系的比例為(1～5)g:(200～1000)mL。

優選地，所述絲瓜絡浸泡在硫酸錳的水溶液中為完全浸泡并超聲10min。

優選地，所述反應的時間為1～24h。

優選地，兩次所述干燥的溫度均為50～70℃，時間均為1～3h。

本發明還提供了上述吸附催化脫氮的錳負載絲瓜絡纖維在吸附降解水中氨氮中的應用，其特征在于，將所述的吸附催化脫氮的錳負載絲瓜絡纖維加入到含有氨氮的廢水中，接種污泥，然后曝氣、反應，氨氮吸附降解完成。

優選地，所述的吸附催化脫氮的錳負載絲瓜絡纖維作為填料置于多孔結構中，以防止被水流沖散，再將該裝有填料的多孔結構置于生物濾池反應器中，使待處理廢水由下至上通過該反應器；所述曝氣具體為通入空氣或氧氣，曝氣過程控制水體中溶解氧2-5mg/L；所述吸附催化脫氮的錳負載絲瓜絡纖維加入量為：使生物濾池填充率(體積)為30％～40％。