[发明专利]一种利用氯氧化铋光催化剂处理含盐氨氮废水的方法

说明书

本发明涉及一种利用氯氧化铋光催化剂处理含盐氨氮废水的方法，将氯氧化铋光催化剂分散到含盐氨氮废水中，然后在曝气条件下进行光照以实现脱氮。

技术领域

本发明涉及一种利用氯氧化铋光催化剂处理含盐氨氮废水的方法，属于催化领域。

背景技术

作为仅次于硫酸的第二大化学品，氨是化肥、炸药、基础有机化工等领域的核心原料。这些相关下游行业(水产养殖、皮革鞣制、有色金属冶炼、食品腌制、纯碱工业等等)会产生大量废水，富含氨氮和盐(NaCl、KCl、MgCl₂、CaCl₂等，通常以NaCl计)。尽管污水处理系统出水的氨氮浓度应低于15mg L^-1的排放标准(GB 18918-2002)，高于0.2mg L^-1的剩余氨氮仍将对鱼类有毒并加速富营养化。因此，氨氮废水的深度脱氮处理是维持全球氮循环平衡过程中不可或缺的环节，相关技术的开发具有重要的现实意义。

氨氮废水处理最理想的结果是把氨氮变成氮气。在目前已报道的工艺中，生物脱氮法、折点氯化法以及高级氧化技术均可实现这一目标。对于含盐氨氮废水，生物脱氮法往往受到活性污泥耐盐性的制约，折点氯化法容易增加后续脱盐步骤的压力。基于光催化的高级氧化技术是一种极具潜力的绿色途径，近年来引起了科学界与工业界的重视。在目前已有的报道中，该技术往往需要在处理前调节废水的pH值至大于9.8，且得到的主要产物为硝酸根。因此，开发能够将氨氮选择性氧化为氮气的高效光催化剂，是光催化脱氮技术中的难点。

发明内容

针对当前光催化脱氮技术效率较低、氮气选择性有限的现状，本发明的目的在于提供一种利用氯氧化铋光催化剂处理含盐氨氮废水的方法，具有优良的脱氮性能和高的氮气选择性。本发明提供的含盐氨氮废水的光催化处理方法，以紫外光作为能源，以氯氧化铋作为催化剂，在曝气条件下进行反应。另外，氯氧化铋具有较高的光催化反应活性，且其制备工艺简单，原料便宜易得，适合大规模生产。

为此，本发明提供了一种利用氯氧化铋光催化剂处理含盐氨氮废水的方法，将氯氧化铋光催化剂分散到含盐氨氮废水中，然后在曝气条件下进行光照以实现脱氮。所述的利用氯氧化铋光催化剂处理含盐氨氮废水的方法中氨氮消减速率可达到0.36mg L^-1min^-1，氮气选择性达到97％。

较佳的，所述氯氧化铋光催化剂选自BiOCl、Bi₃O₄Cl、Bi₄O₅C_l2、Bi₁₂O₁₇C_l2、Bi₁₂O₁₅C_l6和Bi₂₄O₃₁Cl₁₀中至少一种。

较佳的，所述氯氧化铋光催化剂为层状结构，粒径为10nm～10μm；所述氯氧化铋光催化剂在光照下形成氧缺陷。

较佳的，所述含盐氨氮废水的氨氮浓度为0.1～200mg/L，所述氯氧化铋光催化剂和含盐氨氮废水的比为0.1～30g：1L。

较佳的，所述含盐氨氮废水中盐选自NaCl、KCl、CaCl₂、BaCl₂、MgCl₂中的至少一种；以NaCl计，所述含盐氨氮废水的盐度为1～360g/L。

又，较佳的，所述含盐氨氮废水的盐度为3～360g/L。

较佳的，所述曝气条件所用气体为氮气或/和惰性气体，总流速为1～500mL/分钟；所述气体中氧气含量为0～100vol％。

又，较佳的，所述气体总流速为10～200mL/分钟；所述气体中氧气含量为20～100vol％。其中，氧气会对氨氮的去除有促进作用。