[发明专利]一种同步去除水中硝酸盐和磷酸盐的纳米复合吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种同步去除水中硝酸盐和磷酸盐的纳米复合吸附剂及其制备方法和应用，属于纳米复合吸附剂技术领域。本发明的技术方案要点为：一种同步去除水中硝酸盐和磷酸盐的纳米复合吸附剂，其载体为强碱性阴离子交换树脂，树脂骨架为苯乙烯‑二乙烯苯，树脂表面的功能基为三甲胺基团或三乙胺基团，载体上负载有纳米无机功能颗粒。本发明还具体公开了该纳米复合吸附剂的制备方法及其在选择性同步去除水中硝酸盐和磷酸盐中的应用。本发明将纳米水合氧化铁等纳米无机功能颗粒负载于树脂载体上，在提高吸附性能的同时避免了纳米颗粒释放到水体中造成二次污染。

技术领域

本发明属于纳米复合吸附剂技术领域，具体涉及一种同步去除水中硝酸盐和磷酸盐的纳米复合吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮、磷是引起水体富营养化的主要元素，工业和城市污水处理厂排水被认为是造成接收水体富营养化的N、P主要来源。随着水体富营养化的不断加剧，为防止传统二级生物出水对受纳水体的富营养化污染问题，许多国家及地区都制定了越来越严格的氮、磷排放标准，我国自2003年7月1日起实施《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）后，对城镇污水处理厂出水氨氮、TN、TP提出了严格的要求（TN<15mg/L，TP<0.5mg/L）。国内城市污水普遍采用二级生化法处理，其对COD、BOD5、SS的去除率较高，但由于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐等问题，使得现行被广泛应用的生物脱氮除磷工艺系统对N、P 同时去除效果不佳，出水氮、磷等指标难以稳定达标；即使对氮磷的去除达到城镇污水厂一级A标准，这也远不能满足地表水质量III类水质要求。因此，针对污水处理厂二级出水中的硝酸盐和磷酸盐，开展深度处理特别是同步去除技术研究势在必行。

对于污水处理厂二级出水中低浓度硝酸盐和磷酸盐的深度去除，吸附技术是最具有吸引力和应用前景的技术之一。在各种除去水中硝酸盐和磷酸盐的技术方法中，吸附法由于处理设备简单、操作方便、运行费用低且不会产生副产物等优点受到人们的广泛关注。近年来，国内研究开发了对硝酸根具有选择性的离子交换树脂，例如含季铵盐基团的离子交换树脂即使在有Cl-、SO42-、HCO3-等离子干扰的情况下依旧对硝酸根具有较好的吸附选择性。水合氧化铁、氧化锰等对磷酸根有较强的吸附能力，并且制备方法简单、材料价格低廉且无生态毒性，但该类氧化物颗粒尺寸极小（纳米或微米级），不利于直接应用，且难以分离，纳米金属颗粒容易流失，造成水体的二次污染。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种同步去除水中硝酸盐和磷酸盐的纳米复合吸附剂及其制备方法和应用，克服了单一吸附剂只能选择性去除某一种污染物的缺陷；同时，吸附饱和的纳米复合吸附剂可以用一定浓度的碱盐混合溶液解吸再生，并重复利用；将纳米水合氧化铁等纳米无机功能颗粒负载于树脂载体上，在提高吸附性能的同时避免了纳米颗粒释放到水体中造成二次污染。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种同步去除水中硝酸盐和磷酸盐的纳米复合吸附剂，其特征在于：所述纳米复合吸附剂的载体为强碱性阴离子交换树脂，树脂骨架为苯乙烯-二乙烯苯，树脂表面的功能基为三甲胺基团或三乙胺基团，载体上负载有纳米无机功能颗粒，该纳米无机功能颗粒为纳米水合氧化铁、纳米水合氧化锆或纳米水合氧化锰。

进一步优选，所述强碱性阴离子交换树脂为Purolite A520E树脂、HZ-222树脂、D201树脂或Amberlite IRA 400树脂。

进一步优选，所述纳米复合吸附剂中以铁、锆或锰计负载量分别为3%-20%。