[发明专利]正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法及其在污水脱铵中的应用

说明书

本发明提供了一种正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法及其在污水脱铵中的应用，属于污染水脱铵技术领域，正硅酸盐类化合物的化学式为Na₂MSiO₄，其中，M为Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺或Fe²⁺中的一种，过渡金属离子M²⁺与硅原子及氧原子形成负电性骨架再以钠离子作为中和电荷，形成具有开放性骨架和通道的晶体结构，当所述正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵时，污水中的铵根离子替换晶体结构中的钠离子形成(NH₄)₂MSiO₄晶体；当把(NH₄)₂MSiO₄晶体置于钠离子盐溶液中时，钠离子替换(NH₄)₂MSiO₄晶体中的铵根离子再生成正硅酸盐类化合物脱铵材料Na₂MSiO₄晶体。本发明吸附量大，无毒环保、低浓度铵根离子吸附效果好，循环性好，对铵根离子具有极高的吸附选择性，使用寿命长，生产成本低，耐有机物污染。

技术领域

本发明涉及污水脱铵技术领域，尤其涉及一种正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法及其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

水体中铵氮含量，是评价水体污染程度的一个重要指标。按照国家地表水环境质量标准(GB 3838-2002)的规定，地表Ⅲ类水的铵氮(以N计)浓度为≤1ppm，针对这个浓度限值，采用离子交换法可以实现中低浓度铵氮水体中铵氮的有效去除，但是目前用于水体脱铵的材料有沸石、改性分子筛、改性阳离子交换树脂等，但是这些市售的脱铵材料存在吸附容量低、选择性差、循环性差、寿命短的缺点。因此，急需提供一种吸附容量高、选择性好、循环性好、寿命长的针对低浓度铵氮废水处理的选择性脱铵材料。

水体中的铵氮主要是以带正电的铵离子的形式存在，因此可以采用阳离子交换材料进行水体中铵氮的交换和去除。阳离子交换法，是利用阳离子交换材料与溶液中的阳离子发生交换而进行阳分离的方法，该方法具有产水指标稳定和工艺简单的特点，目前用于中低浓度铵氮水体脱铵的阳离子交换材料有沸石、改性分子筛、改性阳离子交换树脂等。但是，沸石和改性分子筛对于水体中的阳离子的选择性不高，而且总体吸附容量很低，在多种阳离子共存的实际水体中，由于沸石和改性分子筛容易吸附钙离子、镁离子等离子，导致沸石和改性分子筛上的交换位点的有效利用率非常低，同时由于沸石在再生过程中，吸附的钙离子和镁离子不容易被洗脱下来，导致沸石和改性分子筛上的交换位点逐渐失效而减少，导致铵氮的吸附容量呈不可逆下降。改性阳离子交换树脂的骨架结构为有机骨架，骨架是带负电的，能够和水体中的阳离子进行静电吸引作用而发生离子交换，虽然改性阳离子交换树脂的交换容量相对沸石来说比较大，但是在实际水体中，对铵离子的选择性很差，几乎对水体中所有阳离子都具有吸附作用，特别是优先吸附水体中的二价钙离子和镁离子，而且改性阳离子交换树脂的致命缺点是容易受到水体中的带正电的有机物的污染而失效，降低改性阳离子交换树脂的循环性和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对铵离子吸附容量大、吸附选择性高、生产成本低、可循环使用、性能稳定、无毒环保、低浓度铵根离子吸附效果好、抗污染的正硅酸盐类化合物脱铵材料，以解决上述背景技术中传统的脱铵材料吸附容量小、吸附选择性低、易受有机物污染、寿命短、循环性差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：