[发明专利]一种吸附氨氮的脱氮滤料及其再生方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种吸附氨氮的脱氮滤料及其再生方法。

背景技术

作为有机生命体的重要组成元素，氮在自然环境中存在一个循环过程。由于城市人口集中和城市污水处理能力相对不利，以及农业生产大量使用化学肥料，使地表水体中的氨氮达到了较高的浓度。2007年，环境统计全国废水中氨氮排放量132.4万吨(不含农业源)。其中，工业氨氮排放量34.1万吨，约占氨氮排放总量的26％。城镇生活氨氮排放量98.3万吨，占氨氮排放总量的74％以上。我国氨氮排放量远远超出受纳水体的环境容量、污染负荷压力大是造成目前地表水体氨氮超标的最主要原因。氨氮已超过COD成为影响地表水水环境质量的首要指标，国家“十二五”氨氮排放总量要求控制10％。所以对水中氨氮的处理已成为我国水污染控制领域一个重要的研究内容。

长期以来，城市污水二级处理主要以COD_Cr和SS为去除目标，对氨氮等无机营养物质的去除效果不佳，而污水处理厂二级出水的再生回用又是节约水资源的重要途径，因此，有效控制和降低水中氨氮的含量已成为一项紧迫的课题，而如何采用价廉、实用的低浓度氨氮处理技术又是当前的研究重点之一。目前，国内外废水脱氮的方法主要有化学法、混凝沉淀法、生化法和吸附法。化学法与混凝法处理效果稳定，氨氮去除率高，且操作简便，然而产生大量难于处理的污泥及出水中盐的浓度增加等缺点限制了它的推广应用；生化法则在控制与管理上要求比较高，不易维持高且稳定的脱氮效果；吸附法以其独特的高效快速、操作简单、无二次污染、吸附剂可重复利用等优点越来越引起人们的关注。国内外常用的吸附材料主要有活性炭、活性氧化铝、硅胶、沸石以及合成沸石等。但这些吸附材料具有稳定性差、吸附容量低、再生频繁等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中脱氮材料吸附氨氮效果差并且再生工艺复杂的问题，提供一种吸附氨氮的脱氮滤料及其再生方法。该方法具有高效置换出脱氮滤料吸附的氨氮，从而使脱氮滤料具有可长时间反复使用的优点。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种吸附氨氮脱氮滤料，该滤料包括以下重量百分比的原料组分：活性氧化铝20～35％、碳酸镁15～30％、球土25～30％，碳酸钾8～15％、氯化钠2～6％、氧化铁2～6％、氧化硅3～8％。各组分之和为100％。

该滤料的原料组分优选包括：活性氧化铝20～30％、碳酸镁15～25％、球土25～28％，碳酸钾8～12％、氯化钠3～6％、氧化铁2～5％、氧化硅5～8％。各组分之和为100％。

该滤料的原料组分最优选包括：活性氧化铝25～30％、碳酸镁15～20％、球土25～26％，碳酸钾9～11％、氯化钠4～6％、氧化铁2～4％、氧化硅6～8％。各组分之和为100％。

本发明所述的球土的粒径范围为60～100微米。

上述脱氮滤料的制备方法包括以下步骤：

将各原料混合后，加入复合矿化剂，再将此混合物在氧气氛中以8～10℃/min的速率升温，升温至650～750℃保持反应0.5～1.5小时，继续升温至900～1000℃保持0.5～1.5小时，1050～1200℃保持0.5～1.5小时，1250～1300℃保持20～40分钟，最终升温至1320～1350℃放置0.5～1小时，水洗，所述复合矿化剂由BaCO₃与TiO₂混合组成，重量比为2～2.5∶3，复合矿化剂加入量为原料总重量的1.5～4％。本发明产品可产生大于50％的微孔结构。

上述脱氮滤料的再生方法包括以下步骤：

将脱氮滤料用质量浓度为2～10％的钠盐水溶液浸渍，浸渍1.0～6.0小时，优选1.0～2.0小时，将浸渍好的脱氮滤料取出。所用钠盐为氯化钠、硫酸钠或醋酸钠中的至少一种，所述的钠盐水溶液的浓度优选为5～8％，钠盐水溶液与脱氮滤料的重量比例可以为3～8∶1。

本发明再生方法采用了较短浸渍时间，并且在常温浸渍，防止了浸渍过程中脱氮滤料结构破坏。烧成后水洗，可洗去去表面的铝，使活性点充分暴露，增加脱氮滤料的活性。溶液中NH₄⁺在钠型脱氮滤料上的吸附能很好地符合Vermeulen模型，其相关系数R＝0.98，扩散系数D＝1.86×10^-10m².S^-1。由于再生过程中补钠，使得再生后的脱氮滤料钠原子进入脱氮滤料骨架，这增加了脱氮滤料的热稳定性。