CN113083317A - 铵催化剂制备方法、制备***、活性铁锰氧化物铵催化剂及脱氨应用 - Google Patents

铵催化剂制备方法、制备***、活性铁锰氧化物铵催化剂及脱氨应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铵催化剂制备技术领域，尤其是涉及一种铵催化剂制备方法、制备***、活性铁锰氧化物铵催化剂及脱氨应用；包括如下步骤：配制铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为6‑100mg/L，Mn2+浓度为20‑400mg/L；配制掺杂有多离子的高锰酸钾溶液，其中，KMnO4的浓度为49‑945mg/L、Ca2+浓度为35‑45mg/L、Mg2+浓度为20‑28mg/L、HCO3 ‑浓度为244‑610mg/L、F‑的浓度为0.5‑3mg/L、H3BO3的浓度为56‑109mg/L、PO4 3‑的浓度为3‑60mg/L、Sr2+浓度为0.5‑1mg/L和SiO3 2‑的浓度为1.4‑20mg/L；将20‑30L的铁锰盐溶液和20‑30L掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合，搅拌3‑5分钟后，获得掺杂多元素的铁锰氧化物；将掺杂多元素的铁锰氧化物进行矿化处理，获得活性铁锰氧化物铵催化剂。

Description

铵催化剂制备方法、制备***、活性铁锰氧化物铵催化剂及脱 氨应用
技术领域
本发明涉及铵催化剂制备技术领域，尤其是涉及一种铵催化剂制备方法、制备***、活性铁锰氧化物铵催化剂及脱氨应用。
背景技术
针对低浓度氨氮污染的实际市政水体的氨氮催化氧化处理，目前采用的方法为生物脱氮法和离子交换法。生物脱氮法是通过微生物作用，经氨化、硝化、反硝化等反应将废水中氨氮转化为氮气的方法，具有高效、经济、实用等特点，应用非常普遍。但是生物脱氮过程中的起主要作用的微生物非常敏感，易受到pH、温度及营养物质等条件的限制引起微生物失去生物活性，从而影响其脱氮效果。离子交换法是利用不溶性离子交换材料，首先吸附水中氨氮，然后在液固相界面上发生离子交换，释放出等价离子，将废水中的氨氮脱除的方法。离子交换法具有操作工艺简单、初期投资成本低、占地面积小等优点，但是由于交换剂交换容量有限，易吸附饱，需要对吸附饱的离子交换材料进行再生，恢复其交换能力，为了避免二次污染，再生液也需要另外进行处理，这些处理过程导致长期运行成本较高。
专利CN204918257U公开了的一种用于催化氧化去除水中氨氮的活性滤料制备***，提出了该***包括循环过滤***、铁盐、锰盐、可溶性无机盐投加***、化学辅助氧化***和气水反冲洗***，从而实现了活性滤料的快速制备、拓展滤池除氨氮功能，但是该制备***复杂、基建成本高，滤料成熟周期为1-4个月，成熟周期长，不利于工业化放大和快速制备。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种铵催化剂制备方法、制备***、活性铁锰氧化物铵催化剂及脱氨应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铵催化剂制备方法、制备***、活性铁锰氧化物铵催化剂及脱氨应用，通过铵催化剂制备方法的提出以解决现有技术中存在针对低浓度氨氮污染的实际市政水体的氨氮催化氧化处理，生物脱氮法对环境要求高，离子交换法交换剂交换容量有限，易吸附饱，处理复杂，时间长的技术问题。
本发明提供的一种铵催化剂制备方法，包括如下步骤：
配制铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为6-100mg/L，Mn2+浓度为20-400mg/L；
配制掺杂有多离子的高锰酸钾溶液，其中，KMnO4的浓度为49-945mg/L、Ca2+浓度为35-45mg/L、Mg2+浓度为20-28mg/L、HCO3 -浓度为244-610mg/L、F-的浓度为0.5-3mg/L、H3BO3的浓度为56-109mg/L、PO4 3-的浓度为3-60mg/L、Sr2+浓度为0.5-1mg/L和SiO3 2-的浓度为1.4-20mg/L；
将20-30L的铁锰盐溶液和20-30L掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合，搅拌3-5分钟后，获得掺杂多元素的铁锰氧化物；
将掺杂多元素的铁锰氧化物进行矿化处理，获得活性铁锰氧化物铵催化剂。
优选地，铁锰盐溶液的pH为2.7-3.0；矿化处理的时间为24-72h。
优选地，在矿化处理过程中，采用产物输送泵对掺杂多元素的铁锰氧化物进行泵送，泵送速度为96-260mL/min；
在铁锰盐溶液和掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合过程中，分别采用铁锰盐输送泵和高锰酸钾溶液输送泵对铁锰盐溶液和掺杂有多离子的高锰酸钾溶液进行泵送，铁锰盐输送泵和高锰酸钾溶液输送泵的泵送速度均为48-130mL/min。
本发明还提供了一种铵催化剂制备方法，包括如下步骤：
配制铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为6-100mg/L，Mn2+浓度为20-400mg/L；
配制高锰酸钾溶液，其中，KMnO4的浓度为49-945mg/L；
配制多离子溶液，多离子溶液的Ca2+浓度为35-45mg/L、Mg2+浓度为20-28、HCO3 -浓度为244-610mg/L、F-的浓度为0.5-3mg/L、H3BO3的浓度为56-109mg/L、PO4 3-的浓度为3-60mg/L、Sr2+浓度为0.5-1mg/L和SiO3 2-的浓度为1.4-20mg/L；
将20-30L铁锰盐溶液和20-30L高锰酸钾溶液混合，获得40-60L铁锰氧化物；
将20-30L多离子溶液加入到40-60L铁锰氧化物，进行矿化处理，获得活性铁锰氧化物铵催化剂。
优选地，铁锰盐溶液的pH为2.7-3.0；矿化处理的时间为24-72h。
优选地，在矿化处理过程中，采用产物输送泵对掺杂多元素的铁锰氧化物进行泵送，泵送速度为96-260mL/min；
在铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液混合过程中，分别采用铁锰盐输送泵和高锰酸钾溶液输送泵对铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液进行泵送，铁锰盐输送泵和高锰酸钾溶液输送泵的泵送速度均为48-130mL/min。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的铵催化剂制备方法的制备***，
包括铁锰盐存储罐和高锰酸钾溶液存储罐，铁锰盐存储罐和高锰酸钾溶液存储罐分别通过管路与三通阀A连接，铁锰盐存储罐与三通阀A连接的管路上连接有铁锰盐输送泵，高锰酸钾溶液存储罐与三通阀A连接的管路上连通有高锰酸钾溶液输送泵，铁锰盐输送泵和三通阀A连通的管路上连通有第一控制阀，高锰酸钾溶液输送泵与三通阀A连通的管路上连通有第二控制阀；三通阀A还通过管路与三通阀B连通，三通阀A和三通阀B连通的管路上连通有第三控制阀，三通阀B通过管路与静态混合器进口连通，静态混合器出口通过管路与产物存储罐进口连通，产物存储罐出口通过管路与三通阀B连通，产物存储罐与静态混合器连通的管路上连通有产物输送泵，产物输送泵和三通阀B连通的管路上依次连通有第四控制阀和第五控制阀。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的铵催化剂制备方法的制备***，
包括铁锰盐存储罐和高锰酸钾溶液存储罐，铁锰盐存储罐和高锰酸钾溶液存储罐分别通过管路与三通阀A连接，铁锰盐存储罐与三通阀A连接的管路上连接有铁锰盐输送泵，高锰酸钾溶液存储罐与三通阀A连接的管路上连通有高锰酸钾溶液输送泵，铁锰盐输送泵和三通阀A连通的管路上连通有第一控制阀，高锰酸钾溶液输送泵与三通阀A连通的管路上连通有第二控制阀；三通阀A还通过管路与三通阀B连通，三通阀A和三通阀B连通的管路上连通有第三控制阀，三通阀B通过管路与静态混合器进口连通，静态混合器出口通过管路与产物存储罐进口连通，产物存储罐出口通过管路与三通阀B连通，产物存储罐与静态混合器连通的管路上连通有产物输送泵，产物输送泵和三通阀B连通的管路上依次连通有第四控制阀和第五控制阀；还包括多离子溶液存储罐，多离子溶液存储罐通过管路与产物存储罐连通，溶液存储罐与产物存储罐进口连通的管路上连通有多离子溶液输送泵，多离子溶液输送泵与产物存储罐连通的管路上连通有第六控制阀。
本发明还提供了一种如上述所述的铵催化剂制备方法制备得到的活性铁锰氧化物铵催化剂。
本发明还提供了一种如上述所述的铵催化剂制备方法制备得到的活性铁锰氧化物铵催化剂的脱氨应用。
本发明提供的一种铵催化剂制备方法、制备***、活性铁锰氧化物铵催化剂及脱氨应用与现有技术相比具有以下进步：
1、针对低浓度氨氮污染的实际市政水体，提出了一种能够在常温常压条件下催化氧化氨氮的铵催化剂的制备方法，获得的活性铁锰氧化物铵催化剂可以在常温常压条件下利用氧气实现氨氮的催化氧化，产物为硝氮，且性能稳定，使用寿命长，
2、本发明的制备***，采用自动化制备***，将含有低价态的铁锰溶液与添加有活性元素的高锰酸钾在一定浓度和流速条件下反应，得到掺杂活性元素的铁锰氧化物混合浆料，将得到的混合浆料采用进行循环流动的方式进一步矿化，然后得到活性铁锰氧化物，可实现快速制备，利于工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中所述铵催化剂制备方法的步骤框图；
图2为本发明实施例一中所述制备***的结构示意图；
图3为本发明实施例一的扫描电镜图；
图4为本发明实施例一的XRD图。
图5为本发明实施例二中所述铵催化剂制备方法的步骤框图；
图6为本发明实施例二中所述制备***的结构示意图。
附图标记说明：
1、铁锰盐存储罐；2、高锰酸钾溶液存储罐；3、产物存储罐；4、铁锰盐输送泵；5、高锰酸钾溶液输送泵；7、第一控制阀；8、第二控制阀；9、第四控制阀；10、三通阀A；12、第五控制阀；13、静态混合器；14、三通阀B；
101、铁锰盐存储罐；201、高锰酸钾溶液存储罐；301、产物存储罐；401、铁锰盐输送泵；501、高锰酸钾溶液输送泵；701、第一控制阀；801、第二控制阀；901、第四控制阀；1001、三通阀A；1101、第三控制阀；1201、第五控制阀；1301、静态混合器；1401、三通阀B；1501、多离子溶液存储罐；1601、多离子溶液输送泵；1701、第六控制阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种铵催化剂制备方法，包括如下步骤：
S101)配制铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为6-100mg/L，Mn2+浓度为20-400mg/L；
S102)配制掺杂有多离子的高锰酸钾溶液，其中，KMnO4的浓度为49-945mg/L、Ca2+浓度为35-45mg/L、Mg2+浓度为20-28mg/L、HCO3 -浓度为244-610mg/L、F-的浓度为0.5-3mg/L、H3BO3的浓度为56-109mg/L、PO4 3-的浓度为3-60mg/L、Sr2+浓度为0.5-1mg/L和SiO3 2-的浓度为1.4-20mg/L；
S103)将20-30L的铁锰盐溶液和20-30L掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合，搅拌3-5分钟后，获得掺杂多元素的铁锰氧化物；
S104)将掺杂多元素的铁锰氧化物进行矿化处理，获得活性铁锰氧化物铵催化剂。
具体地，铁锰盐溶液的pH为2.7-3.0；矿化处理的时间为24-72h。
具体地，在矿化处理过程中，采用产物输送泵6对掺杂多元素的铁锰氧化物进行泵送，泵送速度为96-260mL/min；在铁锰盐溶液和掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合过程中，分别采用铁锰盐输送泵4和高锰酸钾溶液输送泵5对铁锰盐溶液和掺杂有多离子的高锰酸钾溶液进行泵送，铁锰盐输送泵4和高锰酸钾溶液输送泵5的泵送速度均为48-130mL/min。
本发明还提供了一种铵催化剂制备方法，包括如下步骤：
S201)配制铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为6-100mg/L，Mn2+浓度为20-400mg/L；
S202)配制高锰酸钾溶液，其中，KMnO4的浓度为49-945mg/L；
S203)配制多离子溶液，多离子溶液的Ca2+浓度为35-45mg/L、Mg2+浓度为20-28、HCO3 -浓度为244-610mg/L、F-的浓度为0.5-3mg/L、H3BO3的浓度为56-109mg/L、PO4 3-的浓度为3-60mg/L、Sr2+浓度为0.5-1mg/L和SiO3 2-的浓度为1.4-20mg/L；
S204)将20-30L铁锰盐溶液和20-30L高锰酸钾溶液混合，获得40-60L铁锰氧化物；
S205)将20-30L多离子溶液加入到40-60L铁锰氧化物，进行矿化处理，获得活性铁锰氧化物铵催化剂。
具体地，铁锰盐溶液的pH为2.7-3.0；矿化处理的时间为24-72h。
具体地，在矿化处理过程中，采用产物输送泵6对掺杂多元素的铁锰氧化物进行泵送，泵送速度为96-260mL/min；
在铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液混合过程中，分别采用铁锰盐输送泵4和高锰酸钾溶液输送泵5对铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液进行泵送，铁锰盐输送泵4和高锰酸钾溶液输送泵5的泵送速度均为48-130mL/min。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的铵催化剂制备方法的制备***，包括铁锰盐存储罐1和高锰酸钾溶液存储罐2，铁锰盐存储罐1和高锰酸钾溶液存储罐2分别通过管路与三通阀A10连接，铁锰盐存储罐1与三通阀A10连接的管路上连接有铁锰盐输送泵4，高锰酸钾溶液存储罐2与三通阀A10连接的管路上连通有高锰酸钾溶液输送泵5，铁锰盐输送泵4和三通阀A10连通的管路上连通有第一控制阀7，高锰酸钾溶液输送泵5与三通阀A10连通的管路上连通有第二控制阀8；三通阀A10还通过管路与三通阀B14连通，三通阀A10和三通阀B14连通的管路上连通有第三控制阀11，三通阀B14通过管路与静态混合器13进口连通，静态混合器13出口通过管路与产物存储罐3进口连通，产物存储罐3出口通过管路与三通阀B14连通，产物存储罐3与静态混合器13连通的管路上连通有产物输送泵6，产物输送泵6和三通阀B14连通的管路上依次连通有第四控制阀9和第五控制阀12。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的铵催化剂制备方法的制备***，包括铁锰盐存储罐101和高锰酸钾溶液存储罐201，铁锰盐存储罐101和高锰酸钾溶液存储罐201分别通过管路与三通阀A1001连接，铁锰盐存储罐101与三通阀A1001连接的管路上连接有铁锰盐输送泵401，高锰酸钾溶液存储罐201与三通阀A1001连接的管路上连通有高锰酸钾溶液输送泵501，铁锰盐输送泵401和三通阀A1001连通的管路上连通有第一控制阀701，高锰酸钾溶液输送泵501与三通阀A1001连通的管路上连通有第二控制阀801；三通阀A1001还通过管路与三通阀B1401连通，三通阀A1001和三通阀B1401连通的管路上连通有第三控制阀1101，三通阀B1401通过管路与静态混合器1301进口连通，静态混合器1301出口通过管路与产物存储罐301进口连通，产物存储罐301出口通过管路与三通阀B1401连通，产物存储罐301与静态混合器1301连通的管路上连通有产物输送泵601，产物输送泵601和三通阀B1401连通的管路上依次连通有第四控制阀901和第五控制阀1201；还包括多离子溶液存储罐1501，多离子溶液存储罐1501通过管路与产物存储罐301连通，溶液存储罐1501与产物存储罐301进口连通的管路上连通有多离子溶液输送泵1601，多离子溶液输送泵1601与产物存储罐301连通的管路上连通有第六控制阀1701。
本发明还提供了一种如上述所述的铵催化剂制备方法制备得到的活性铁锰氧化物铵催化剂。
本发明还提供了一种如上述所述的铵催化剂制备方法制备得到的活性铁锰氧化物铵催化剂的脱氨应用。
本发明作用机理：
活性铁锰氧化物催化NH4 +的机理主要与锰的价态变化有关，铁锰氧化物中的催化活性主要与三价锰和四价锰有关，铁元素作为催化剂，NH4 +的氧化是N-H键断裂，失电子脱氢的过程，掺杂的元素加快了锰氧化物表面电子传递的速率，MnⅢ-O和MnⅣ-O首先得到N-H键断裂过程失去的电子，催化剂中的O与断裂的N结合形成NO3 -,变成MnⅡ-□，溶解氧在催化剂的作用下变成活性氧O·，与MnⅡ-□结合，形成MnⅡ-□和MnIV-O,实现催化剂的复原，活性铁锰氧化物催化NH4 +过程中涉及的总方程式和脱氨历程可以用以下式子表示：
NH4 ++2O2→NO3 -+H2O+2H+
2MnⅣ-O+NH4 +→MnⅡ-□+NO3 -+4H+
2MnⅢ-O+NH4 +→MnⅡ-□+NO3 -+4H+
MnⅡ-□+O·→MnⅢ-O(MnⅣ-O)
实施例一
样品一制备，包括如下步骤：
配制铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为6mg/L，Mn2+浓度为20mg/L，铁锰盐溶液20L；pH为2.7,有效防止Fe2+和Mn2+的氧化；
配制掺杂有多离子的高锰酸钾溶液，首先配制高锰酸钾溶液20L，KMnO4浓度为49mg/L；向高锰酸钾溶液中加入氯化钙，硫酸镁，碳酸氢钠，氟化钠，硼酸，磷酸二氢钠，氯化锶，硅酸钠，使得Ca2+浓度为35mg/L、Mg2+浓度为20mg/L、HCO3 -浓度为244mg/L、F-的浓度为0.5mg/L、H3BO3的浓度为56mg/L、PO4 3-的浓度为3mg/L、Sr2+浓度为0.5mg/L和SiO3 2-的浓度为1.4mg/L；
将20L的铁锰盐溶液和20L掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合，搅拌5分钟后，获得掺杂多元素的铁锰氧化物；
将掺杂多元素的铁锰氧化物进行矿化处理，矿化处理的时间为24，获得活性铁锰氧化物铵催化剂，即样品1。
在矿化处理过程中，采用产物输送泵6对掺杂多元素的铁锰氧化物进行泵送，泵送速度为96mL/min；在铁锰盐溶液和掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合过程中，分别采用铁锰盐输送泵4和高锰酸钾溶液输送泵5对铁锰盐溶液和掺杂有多离子的高锰酸钾溶液进行泵送，铁锰盐输送泵4和高锰酸钾溶液输送泵5的泵送速度均为48mL/min。
图3为样品1的扫描电镜图,图3(b)是图(a)的放大图，从扫描电镜图3(b)可以更清晰的看到，制备得到的样品1结构稀疏蓬松，具有较多褶皱结构，可以增加滤料的比表面积，提供更多吸附和反应位点，有利于氨氮的催化氧化。
如图4为样品1的XRD图，从图中可以看到在20.73°、26.62°、50°、59°和68.1°左右出现尖锐的峰，为SiO2特征峰，由此可知，制备得到的活性滤料不是单一组份，具有无定型混晶结构。
采用样品1处理北京某市政污水
活性铁锰氧化物铵催化剂制备成滤饼(含水率70％)，称量10g,加入到氨氮浓度为37.54mg/L的污水中，pH为7.51，曝气搅拌，氨氮去除效果数据见表1。
从表1发现，随着时间增加，搅拌曝气4h后，氨氮浓度由37.54mg/L降低至8.07mg/L,搅拌曝气时间36h后，氨氮全部催化氧化，总氮没有下降，氧化产物为硝氮，表面制备得到的样品1具有非常好的脱氨性能，氨氮氧化过程中，产生的酸导致测试体系pH值下降。
如图2所示，本实施例还提供了一种基于如上述所述的铵催化剂制备方法的制备***，包括铁锰盐存储罐1和高锰酸钾溶液存储罐2，铁锰盐存储罐1和高锰酸钾溶液存储罐2分别通过管路与三通阀A10连接，铁锰盐存储罐1与三通阀A10连接的管路上连接有铁锰盐输送泵4，高锰酸钾溶液存储罐2与三通阀A10连接的管路上连通有高锰酸钾溶液输送泵5，铁锰盐输送泵4和三通阀A10连通的管路上连通有第一控制阀7，高锰酸钾溶液输送泵5与三通阀A10连通的管路上连通有第二控制阀8；三通阀A10还通过管路与三通阀B14连通，三通阀A10和三通阀B14连通的管路上连通有第三控制阀11，三通阀B14通过管路与静态混合器13进口连通，静态混合器13出口通过管路与产物存储罐3进口连通，产物存储罐3出口通过管路与三通阀B14连通，产物存储罐3与静态混合器13连通的管路上连通有产物输送泵6，产物输送泵6和三通阀B14连通的管路上依次连通有第四控制阀9和第五控制阀12。
实施例二
样品二制备，包括如下步骤：
配制20L铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为20mg/L，Mn2+浓度为300mg/L，pH为3.0，防止Fe2+和Mn2+水解氧化；配制20L高锰酸钾溶液，其中，KMnO4的浓度为445mg/L；配制多离子溶液，多离子溶液的Ca2+浓度为45mg/L、Mg2+浓度为28mg/L、HCO3 -浓度为520mg/L、F-的浓度为3mg/L、H3BO3的浓度为109mg/L、PO4 3-的浓度为60mg/L、Sr2+浓度为1mg/L和SiO3 2-的浓度为20mg/L；将铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液混合，获得40L铁锰氧化物；
S205)将20L多离子溶液加入到40L铁锰氧化物，进行矿化处理，获得活性铁锰氧化物铵催化剂。
在矿化处理过程中，采用产物输送泵6对掺杂多元素的铁锰氧化物进行泵送，泵送速度为260mL/min；在铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液混合过程中，分别采用铁锰盐输送泵4和高锰酸钾溶液输送泵5对铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液进行泵送，铁锰盐输送泵4和高锰酸钾溶液输送泵5的泵送速度均为130mL/min。
矿化处理的时间为72h。
将活性铁锰氧化物铵催化剂压制成饼状(含水率70％)，称取10g滤饼加入到氨氮浓度为62.33mg/L的北京某市政污水中，pH为8.0，曝气搅拌，测定脱氨性能，氨氮去除效果见表2。
表2结果表明，样品2在搅拌曝气12h后，氨氮浓度由62.33mg/L降低到15.64mg/L,搅拌曝气时间40h后，氨氮全部催化氧化，总氮没有下降，氧化产物为硝氮，具有非常好的脱氨性能，氨氮氧化过程中产生酸导致测试体系pH值下降。
如图6所示，本实施例还提供了一种基于如上述所述的铵催化剂制备方法的制备***，包括铁锰盐存储罐101和高锰酸钾溶液存储罐201，铁锰盐存储罐101和高锰酸钾溶液存储罐201分别通过管路与三通阀A1001连接，铁锰盐存储罐101与三通阀A1001连接的管路上连接有铁锰盐输送泵401，高锰酸钾溶液存储罐201与三通阀A1001连接的管路上连通有高锰酸钾溶液输送泵501，铁锰盐输送泵401和三通阀A1001连通的管路上连通有第一控制阀701，高锰酸钾溶液输送泵501与三通阀A1001连通的管路上连通有第二控制阀801；三通阀A1001还通过管路与三通阀B1401连通，三通阀A1001和三通阀B1401连通的管路上连通有第三控制阀1101，三通阀B1401通过管路与静态混合器1301进口连通，静态混合器1301出口通过管路与产物存储罐301进口连通，产物存储罐301出口通过管路与三通阀B1401连通，产物存储罐301与静态混合器1301连通的管路上连通有产物输送泵601，产物输送泵601和三通阀B1401连通的管路上依次连通有第四控制阀901和第五控制阀1201；还包括多离子溶液存储罐1501，多离子溶液存储罐1501通过管路与产物存储罐301连通，溶液存储罐1501与产物存储罐301进口连通的管路上连通有多离子溶液输送泵1601，多离子溶液输送泵1601与产物存储罐301连通的管路上连通有第六控制阀1701。
表1样品1处理北京某市政污水的氨氮去除效果
Figure BDA0003009910340000121
表2样品2处理北京某市政污水的氨氮去除效果
Figure BDA0003009910340000131
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种铵催化剂制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
配制铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为6-100mg/L，Mn2+浓度为20-400mg/L；
配制掺杂有多离子的高锰酸钾溶液，其中，KMnO4的浓度为49-945mg/L、Ca2+浓度为35-45mg/L、Mg2+浓度为20-28mg/L、HCO3 -浓度为244-610mg/L、F-的浓度为0.5-3mg/L、H3BO3的浓度为56-109mg/L、PO4 3-的浓度为3-60mg/L、Sr2+浓度为0.5-1mg/L和SiO3 2-的浓度为1.4-20mg/L；
将20-30L的铁锰盐溶液和20-30L掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合，搅拌3-5分钟后，获得掺杂多元素的铁锰氧化物；
将掺杂多元素的铁锰氧化物进行矿化处理，获得活性铁锰氧化物铵催化剂。
2.根据权利要求1所述的铵催化剂制备方法，其特征在于：铁锰盐溶液的pH为2.7-3.0；矿化处理的时间为24-72h。
3.根据权利要求1所述的铵催化剂制备方法，其特征在于：在矿化处理过程中，采用产物输送泵(6)对掺杂多元素的铁锰氧化物进行泵送，泵送速度为96-260mL/min；
在铁锰盐溶液和掺杂有多离子的高锰酸钾溶液混合过程中，分别采用铁锰盐输送泵(4)和高锰酸钾溶液输送泵(5)对铁锰盐溶液和掺杂有多离子的高锰酸钾溶液进行泵送，铁锰盐输送泵(4)和高锰酸钾溶液输送泵(5)的泵送速度均为48-130mL/min。
4.一种铵催化剂制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
配制铁锰盐溶液，其中，Fe2+浓度为6-100mg/L，Mn2+浓度为20-400mg/L；
配制高锰酸钾溶液，其中，KMnO4的浓度为49-945mg/L；
配制多离子溶液，多离子溶液的Ca2+浓度为35-45mg/L、Mg2+浓度为20-28、HCO3 -浓度为244-610mg/L、F-的浓度为0.5-3mg/L、H3BO3的浓度为56-109mg/L、PO4 3-的浓度为3-60mg/L、Sr2+浓度为0.5-1mg/L和SiO3 2-的浓度为1.4-20mg/L；
将20-30L铁锰盐溶液和20-30L高锰酸钾溶液混合，获得40-60L铁锰氧化物；
将20-30L多离子溶液加入到40-60L铁锰氧化物，进行矿化处理，获得活性铁锰氧化物铵催化剂。
5.根据权利要求4所述的铵催化剂制备方法，其特征在于：铁锰盐溶液的pH为2.7-3.0；矿化处理的时间为24-72h。
6.根据权利要求4所述的铵催化剂制备方法，其特征在于：在矿化处理过程中，采用产物输送泵(6)对掺杂多元素的铁锰氧化物进行泵送，泵送速度为96-260mL/min；
在铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液混合过程中，分别采用铁锰盐输送泵(4)和高锰酸钾溶液输送泵(5)对铁锰盐溶液和高锰酸钾溶液进行泵送，铁锰盐输送泵(4)和高锰酸钾溶液输送泵(5)的泵送速度均为48-130mL/min。
7.一种基于如权利要求1-3中任一项所述的铵催化剂制备方法的制备***，其特征在于：
包括铁锰盐存储罐(1)和高锰酸钾溶液存储罐(2)，铁锰盐存储罐(1)和高锰酸钾溶液存储罐(2)分别通过管路与三通阀A(10)连接，铁锰盐存储罐(1)与三通阀A(10)连接的管路上连接有铁锰盐输送泵(4)，高锰酸钾溶液存储罐(2)与三通阀A(10)连接的管路上连通有高锰酸钾溶液输送泵(5)，铁锰盐输送泵(4)和三通阀A(10)连通的管路上连通有第一控制阀(7)，高锰酸钾溶液输送泵(5)与三通阀A(10)连通的管路上连通有第二控制阀(8)；三通阀A(10)还通过管路与三通阀B(14)连通，三通阀A(10)和三通阀B(14)连通的管路上连通有第三控制阀(11)，三通阀B(14)通过管路与静态混合器(13)进口连通，静态混合器(13)出口通过管路与产物存储罐(3)进口连通，产物存储罐(3)出口通过管路与三通阀B(14)连通，产物存储罐(3)与静态混合器(13)连通的管路上连通有产物输送泵(6)，产物输送泵(6)和三通阀B(14)连通的管路上依次连通有第四控制阀(9)和第五控制阀(12)。
8.一种基于如权利要求4-6中任一项所述的铵催化剂制备方法的制备***，其特征在于：
包括铁锰盐存储罐(101)和高锰酸钾溶液存储罐(201)，铁锰盐存储罐(101)和高锰酸钾溶液存储罐(201)分别通过管路与三通阀A(1001)连接，铁锰盐存储罐(101)与三通阀A(1001)连接的管路上连接有铁锰盐输送泵(401)，高锰酸钾溶液存储罐(201)与三通阀A(1001)连接的管路上连通有高锰酸钾溶液输送泵(501)，铁锰盐输送泵(401)和三通阀A(1001)连通的管路上连通有第一控制阀(701)，高锰酸钾溶液输送泵(501)与三通阀A(1001)连通的管路上连通有第二控制阀(801)；三通阀A(1001)还通过管路与三通阀B(1401)连通，三通阀A(1001)和三通阀B(1401)连通的管路上连通有第三控制阀(1101)，三通阀B(1401)通过管路与静态混合器(1301)进口连通，静态混合器(1301)出口通过管路与产物存储罐(301)进口连通，产物存储罐(301)出口通过管路与三通阀B(1401)连通，产物存储罐(301)与静态混合器(1301)连通的管路上连通有产物输送泵(601)，产物输送泵(601)和三通阀B(1401)连通的管路上依次连通有第四控制阀(901)和第五控制阀(1201)；还包括多离子溶液存储罐(1501)，多离子溶液存储罐(1501)通过管路与产物存储罐(301)连通，溶液存储罐(1501)与产物存储罐(301)进口连通的管路上连通有多离子溶液输送泵(1601)，多离子溶液输送泵(1601)与产物存储罐(301)连通的管路上连通有第六控制阀(1701)。
9.一种如权利要求1或4所述的铵催化剂制备方法制备得到的活性铁锰氧化物铵催化剂。
10.一种如权利要求9所述的铵催化剂制备方法制备得到的活性铁锰氧化物铵催化剂的脱氨应用。
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