[发明专利]焦磷酸盐类化合物脱铵材料制备方法及污水脱铵中的应用

说明书

本发明提供了一种焦磷酸盐类化合物脱铵材料，属于污染水脱氨技术领域，所述焦磷酸盐类脱氨化合物的化学式为A₂MP₂O₇，其中，A为Na⁺或K⁺，M为Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺或Fe²⁺中的一种；该脱铵材料的制备方法为：制备过渡金属盐溶液，调节pH值为1‑3；过渡金属盐溶液中加入氯化物固体，得过渡金属盐与氯化物的混合溶液；取一定质量的与氯化物相对应的磷酸二氢盐，加入到混合溶液中，搅拌均匀，放入烘箱中烘干，得晶体；将晶体研磨成粉，加热，冷却，清洗去杂，烘干，即得焦磷酸盐类化合物脱铵材料。本发明制备工艺简单，成产成本低，产率高，无毒环保，对铵离子吸附容量大、吸附选择性高，可循环使用，性能稳定。

技术领域

本发明涉及污水脱铵技术领域，尤其涉及一种焦磷酸盐类化合物脱铵材料的制备方法及在污水脱铵中的应用，适合工业污水脱铵的大规模推广应用。

背景技术

随着人们对氨氮污染的重视，各种各样的分离方法应用在氨氮去除工艺上，主要包括物理法，例如：蒸馏、反渗透法；化学法，例如：电化学氧化、加碱吹脱法、折点加氯法、化学沉淀法、离子交换法等；生物法，例如：硝化反硝化法等。实际工程应用时，需要考虑稳定、高效实用等因素，也会采用氨氮去除的复合工艺。

加碱吹脱法即利用氨氮的两种形态的转变，在高pH值的水体中NH₃占主体，以曝气的方式将空气通入水体，使其与氨氮充分混合，水中的氨氮则会随着空气向气相转移，最终将氨氮分离去除,但吹脱法去除氨氮的工艺更适用于高浓度的氨氮去除，对于中低氨氮浓度，氨氮的去除率不高。

折点加氯法即在氨氮废水中添加氯气、次氯酸或者次氯酸钠，利用次氯酸根的氧化性将氨氮氧化为氮气，达到去除的目的。在刚开始加氯后随着加氯量的增加，余氯量也在增加，但是增加缓慢，当加氯量达到一定值时，随着加氯量的增加，余氯反而减少，再继续加氯后，余氯则继续增加，在该折点下加氯去除氨氮的方法即为折点加氯。折点加氯法可以有效去除污水中的氨氮，但是为了保证将氨氮浓度降到地表Ⅲ类水以下，需要的次氯酸根的量是氨氮量的7～10倍，而且在实际应用中，氨氮浓度随时发生变化，如果加氯量没有及时改变，可能导致出水不达标或者余氯太高，同时会产生消毒副产物三氯甲烷，对人体造成严重的伤害。

化学沉淀法主要利用的是鸟粪石(磷酸铵镁沉淀)，俗称MAP法。溶液中同时存在镁离子、铵离子和磷酸根离子时，三者发生化学反应，生成难溶复盐MgNH₄PO₄·6H₂O(MAP)，其反应式为：

Mg²⁺+PO₄^3-+NH₄⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O↓ Ksp＝2.5×10-13

在氨氮污水中加入镁离子和磷酸根离子，三者反应后经过沉降作用分离出MAP，即可将氨氮去除。MAP法去除氨氮迅速，工艺设备简单，而且生成的鸟粪石沉淀富含氮磷元素，可以用作缓释肥，但是该法运行费用较高，主要为药剂费用，磷资源本身也是一种稀缺的资源，该法更适合同时含有氮磷元素的污水。

生物脱氮法主要是利用氨氧化细菌和亚硝酸氧化菌将氨氮氧化为亚硝酸根和硝酸根离子，然后在厌氧反硝化细菌作用下将硝酸根离子还原为氮气的过程。其中包含两个阶段：硝化和反硝化，由于两个阶段细菌种类不同，硝化阶段为硝化细菌，属于好氧菌，而反硝化阶段为反硝化细菌，属于异养厌氧菌，每一阶段的细菌最适宜生长条件不一致，需要分级进行。影响生物脱氮的因素包括泥龄、溶解氧浓度、回流比、碳源以及缺氧池HRT等等，采用特殊的工艺可以很好的利用生物脱氮法将氨氮完全去除。但该方法启动时间长，对环境要求比较苛刻，占地面积大，不适合所有氨氮的去除。