CN109967030A - 一种氨氮吸附材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氨氮吸附材料，属于废水处理领域。本发明的主要步骤包括：将50‑60重量份废弃土壤，30‑40重量份蛭石、5‑10重量份水玻璃、1‑5重量份工业级NaOH进行混合后制成原料球，并在通风状态下在600‑700℃进行煅烧得到吸附原球；将吸附原球在盐酸溶液中浸泡后，获得氨氮吸附材料。该制备方法创造性地使用废弃土壤为原料，利用熔融状态下的NaOH对土壤进行改性；同时蛭石的层状结构发生膨润，增加吸附比表面积。制备方法操作简单，所得材料稳定性高，可应用于各类废水中的氨氮吸附去除。

Description

一种氨氮吸附材料及其制备方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及一种废弃土壤的回收再利用在废水处理技术中的应用，具体为一种氨氮吸附材料及其制备方法。
背景技术
随着工业的快速发展，氨氮废水排放量日益加剧。氮、磷元素造成的水体富营养化问题接踵而至，太湖等湖泊蓝藻爆发事件屡见不鲜。同时，在高浓度氨氮水体中，氨氮又可通过微生物转化为有毒的硝态氮、亚硝态氮等，对人体及水中生物有较大的毒害作用，继而影响水生物繁殖与生存。日前，对高浓度氨氮废水的处理日渐受到重视。氨氮的去除方法很多，目前主要有生物法、化学法、吸附及离子交换法等。吸附及离子交换法由于占地面积小、工艺简单和操作方便等优点，常被用于氨氮废水的处理。沸石分子筛凭借其突出的吸附性能(表面吸附和离子交换选择性)，使其在吸附分离中被广泛应用。目前对天然沸石及改性天然沸石去除水中氨氮的研究颇多。对于使用废弃土壤为原料制备氨氮吸附材料的研究鲜有报道。
发明内容
本发明创新性创造性地使用废弃土壤为原料，利用熔融状态下的NaOH对土壤进行改性；同时蛭石的层状结构发生膨润，层间距变大。此制备方法操作简单，所得材料结合了土壤较大的孔隙率和蛭石的膨润结构，增加吸附比表面积，提高氨氮吸附性能。可应用于各类废水中的氨氮吸附去除。
一种氨氮吸附材料的制备方法，其包括如下步骤：
(a)称取50-60重量份废弃土壤，30-40重量份蛭石、5-10重量份水玻璃、1-5重量份份工业级NaOH，混合；
(b)在粉碎机中粉碎，过筛，得混合均匀、颗粒度小的混合物；
(c)将步骤(b)得到的混合物在制粒设备上制成原料球；
(d)将步骤(c)所得原料球放入电炉中，在通风条件下，升温至600-700℃，保持1.5h-3h后，停止加热，继续保持通风，随炉降至室温，获得吸附原球；
(e)将步骤(d)获得的吸附原球放入盐酸中浸泡1h获得所述氨氮吸附材料。
优选地，
步骤(b)中所述过筛为过80目筛；
步骤(c)所述原料球的直径为直径1～3mm；
步骤(d)所述通风风速为7-10m3/h；升温速度为3～10℃/min，优选为5℃/min；
步骤(e)所述盐酸的摩尔浓度为0.5-2mol/L。
所述废弃土壤为农作物过度污染土壤、工厂废弃土壤。
本发明还公开了由上述方法制备得到的氨氮吸附材料。
本发明还公开了所述氨氮吸附材料在废水处理中的应用，具体为在废水处理中吸附氨氮的应用。
有益效果
相比较传统的沸石材料作为氨氮吸附剂，以废弃土壤作为原料，原料廉价易得，利于降低成本。另外，天然的沸石吸附效率低，一般均会对沸石进行化学改性，然后进行烧结制球才能得以使用，进一步提高了其应用成本。本专利中的通过一步烧结工艺直接制备具有一定强度的土壤球，操作简单，利于工业化生产。且对废弃物有一定的再利用，有利于环境保护工业和农业的可持续发展。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明专利的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
(a)称取60重量份废弃土壤，30重量份蛭石、5重量份水玻璃、5重量份工业级NaOH比例，混合；
(b)在粉碎机中粉碎，并过80目筛，得混合均匀、颗粒度小的混合物；
(c)将步骤(b)得到的混合物在制粒机上制成直径为2mm左右的原料球；
(d)将步骤(c)所得原料球放入电炉中，在通风风速为10m3/h条件下，以5℃/min升温至650℃，保持2h后，停止加热，继续保持通风，随炉降至室温，获得吸附原球；
(e)将步骤(d)获得的吸附原球在1.5mol/L的盐酸中浸泡1h获得氨氮吸附材料。
实施例2
(a)称取50重量份废弃土壤，35重量份蛭石、10重量份水玻璃、5重量份工业级NaOH，混合；
(b)在粉碎机中粉碎，并过80目筛，得混合均匀、颗粒度小的混合物；
(c)将步骤(b)得到的混合物在制粒机上制成直径2mm左右的原料球；
(d)将步骤(c)所得原料球放入电炉中，在通风风速为7m3/h条件下，以5℃/min升温至700℃，保持1.5h后，停止加热，继续保持通风，随炉降至室温，获得吸附原球；
(e)将步骤(d)获得的吸附原球在2mol/L的盐酸中浸泡1h获得氨氮吸附材料。
实施例3
(a)称取55重量份废弃土壤，30重量份蛭石、10重量份水玻璃、5重量份工业级NaOH，混合；
(b)在粉碎机中粉碎，并过80目筛，得混合均匀、颗粒度小的混合物；
(c)将步骤(b)得到混合物在制粒机上制成直径2mm左右的原料球；
(d)将步骤(c)所得原料球放入电炉中，在通风风速为10m3/h条件下，以5℃/min升温至600℃，保持3h后，停止加热，继续保持通风，随炉降至室温，获得吸附原球；
(e)将步骤(d)获得的吸附原球在2mol/L的盐酸中浸泡1h获得氨氮吸附材料。
实施例4
(a)称取60重量份废弃土壤，30重量份蛭石、7重量份水玻璃、3重量份工业级NaOH，混合；
(b)在粉碎机中粉碎，并过80目筛，得混合均匀、颗粒度小的混合物；
(c)将步骤(b)得到混合物在制粒机上制成直径2mm左右的原料球；
(d)将步骤(c)所得原料球放入电炉中，在通风风速为10m3/h条件下，以5℃/min升温至650℃，保持2.5h后，停止加热，继续保持通风，随炉降至室温，获得吸附原球；
(e)将步骤(d)获得的吸附原球在1.5mol/L的盐酸中浸泡1h获得氨氮吸附材料。
测试例1
对实施例1-4得到的氨氮吸附材料进行性能测试。
分别取0.4g的实施例1-4的吸附材料，分别置入200mL浓度为6.0mol/L氨氮溶液中，在振荡培养箱中进行吸附实验。吸附2h后，用0.45μm滤膜过滤，测定滤液中残余氨氮浓度。
氨氮含量的测定采用国家标准《水质/氨氮的测定/纳氏试剂分光光度法》(HJ535—2009)，并按下式计算氨氮吸附去除率：
r＝(c0–c1)/c0×100％
式中：r为氨氮吸附去除率，％；c0为初始氨氮浓度，mol/L；
c1为剩余氨氮浓度，mol/L
每个实施例均设三次平行试验，取平均值。

Claims (8)

1.一种氨氮吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)称取50-60重量份废弃土壤，30-40重量份蛭石、5-10重量份水玻璃、1-5重量份份工业级NaOH，混合；
(b)在粉碎机中粉碎，过筛，得混合均匀、颗粒度小的混合物；
(c)将步骤(b)得到的混合物在制粒设备上制成原料球；
(d)将步骤(c)所得原料球放入电炉中，在通风条件下，升温至600-700℃，保持1.5h-3h后，停止加热，继续保持通风，随炉降至室温，获得吸附原球；
(e)将步骤(d)获得的吸附原球放入盐酸中浸泡1h获得所述氨氮吸附材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(b)中所述过筛为过80目筛。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)所述原料球的直径为直径1～3mm。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(d)所述通风风速为7-10m3/h；升温速度为3～10℃/min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(e)所述盐酸的摩尔浓度为0.5-2mol/L。
6.根据权利要求1-5中任一项所述制备方法得到的氨氮吸附材料。
7.权利要求6所述的氨氮吸附材料在废水处理中的应用。
8.权利要求6所述的氨氮吸附材料在废水处理中吸附氨氮的应用。
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