一种去除水中氨氮的改性蛭石吸附剂及其制备和再生方法

1.本发明属于污水处理技术领域，具体是一种去除水中氨氮的改性蛭石吸附剂及其制备和再生方法。


背景技术：

2.氨氮可以引起水体的富营养化，对水生生物产生毒害作用，增加给水处理的困难，从而影响人类健康。目前我国地面水体和地下水体中的氨氮污染不断增加，破坏了自然生态系统中正常的氮素迁移转化，对水环境和人类健康造成严重的影响和潜在的危害。目前，常用的氨氮废水的处理方法主要有吹脱法、折点加氯法、化学沉淀法、生物脱氮法以及离子交换法。
3.吹脱法是利用废水中所含氨氮的实际浓度和平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱,使废水中的氨氮不断地由液相转移到气相中，从而去除氨氮。此种方法成本高，处理后废水很难完全达标，且逸出的氨气容易造成二次污染。
4.折点氯化法是将氯气或次氯酸钠投入废水中，把废水中的氨氮氧化成氮气的化学脱氮过程。折点氯化法反应迅速，设备费用低,但液氯的安全使用与贮存要求高,运行中加氯量大,从而运行管理成本高。故此法不太适合大流量高浓度含氮废水处理，尤其是含有大量有机氮化物的废水处理。
5.化学沉淀法是通过向废水中投加化学药剂使其形成沉淀物而去除氨氮的废水脱氮技术。此种方法工艺简单,但是存在造价很高的问题,难以实现工程应用。
6.生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,有机氮化物经过氨化作用、硝化作用、反硝化作用及微生物的同化作用共同完成脱氮过程，主要涉及亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌三类微生物。此类方法存在的问题是硝化菌生长缓慢,反应时间长,对环境条件要求较高，且处理设施庞大。
7.离子交换法是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。目前常用斜发沸石(chinoptilolite)作为除铵的离子交换体，但是很多沸石的改性方法成本高，不易再生，不能循环利用。研究选择性好的、易再生和成本低的水处理吸附剂成为国内外的热点。最近几年有研究表明蛭石也具有很强的离子交换能力。但至今为止，尚未见有采用naci改性蛭石来制备氨氮脱除剂的相关报道。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供一种具有简单再生、可降低废水处理成本的除水中氨氮的改性蛭石吸附剂以及它的再生方法。
9.本发明以如下技术方案解决上述技术问题：发明一，去除水中氨氮的改性蛭石吸附剂，是通过naci溶液浸泡天然蛭石制成的，它的制备方法是：(1)将天然蛭石颗粒筛选并碾磨，粉碎到200目，清洗、烘干；
(2)配制钠离子含量为20~300 g/l的氯化钠改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的蛭石粉末与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后，在室温和400 rpm转速的条件下磁力搅拌下进行离子交换12h，蛭石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为3：50；(4)将步骤(3)得到的混合物静置沉降后，取出固体反复清洗至ph为6.5-7.5时，再取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的蛭石吸附剂。
10.本发明中，步骤(1)、步骤(4)所述烘干，温度为80
°
c。
11.本发明制备得到的吸附剂，能有效地去除水中氨氮；并能多次再生，重复使用。
12.本发明所述的再生，其方法是：把使用过的改性蛭石与再生液按为1：50的重量比例混合，再生时间为240 min；所述再生液为1mol /l na0h溶液。
13.本发明的原理为：利用氯化钠改性溶液对蛭石进行前处理，氯化钠使蛭石表面变得粗糙，扩大天然蛭石内部平均孔径，增加铵根离子的吸附位点，通过离子交换去除钙镁等离子，提高蛭石吸附氨氮的能力。
14.使用本发明产品改性蛭石氨氮吸附剂处理含氮废水，具有以下优点：1. 利用naci溶液对天然蛭石浸泡改性，使蛭石表面变得粗糙，扩大天然蛭石内部平均孔径，增加铵根离子的吸附位点，增大钠离子与铵根离子的离子交换量。
15.2. 该吸附剂的制备方法简单，并且可循环再生利用。
16.3. 设备运行简便，处理出水水质稳定，可用于对高浓度氨氮废水处理。
17.4. 蛭石储量丰富，价格低廉，在实际使用过程中可以与一些较贵的吸附剂相互配合使用，这样互补具有较高的经济效益。
附图说明
18.图1是天然蛭石与七种nacl浓度改性蛭石的饱和吸附量的图。
具体实施方式
19.下面结合附图以及具体的实施例对本发明作进一步的描述，但是本发明要求的保护范围并不仅局限于以下实施例。
20.实施例1将天然蛭石吸附剂应用于的含氨氮的溶液的吸附消除中，氨氮初始浓度为0~1250 mg/l ,溶液ph=7，每种氨氮浓度的蛭石投料量12 g/l，吸附效果见图1和表1。
21.表1 天然蛭石与七种nacl浓度改性蛭石的最大吸附容量实施例2(1)将天然蛭石颗粒筛选并碾磨，粉碎到200目，用去离子水清洗后100℃烘干；
(2)配制钠离子含量为20 g/l的氯化钠改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的蛭石粉末与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后，在室温和400 rpm转速的条件下磁力搅拌下进行离子交换12h，蛭石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为3：50；(4)将步骤(3)得到的混合物静置沉降后，取出固体反复清洗至ph为6.5-7.5时，再取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的蛭石吸附剂。
22.将实施例2制得的改性蛭石吸附剂应用于的含氨氮的溶液的吸附消除中，氨氮初始浓度为0~1250 mg/l ,溶液ph=7，每种氨氮浓度的蛭石投料量12 g/l，吸附效果见图1和表1。
23.实施例3(1)将天然蛭石颗粒筛选并碾磨，粉碎到200目，用去离子水清洗后100℃烘干；(2)配制钠离子含量为60 g/l的氯化钠改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的蛭石粉末与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后，在室温和400 rpm转速的条件下磁力搅拌下进行离子交换12h，蛭石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为3：50；(4)将步骤(3)得到的混合物静置沉降后，取出固体反复清洗至ph为6.5-7.5时，再取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的蛭石吸附剂。
24.将实施例3制得的改性蛭石吸附剂应用于的含氨氮的溶液的吸附消除中，氨氮初始浓度为0~1250 mg/l ,溶液ph=7，每种氨氮浓度的蛭石投料量12 g/l，吸附效果见图1和表1。
25.实施例4(1)将天然蛭石颗粒筛选并碾磨，粉碎到200目，用去离子水清洗后100℃烘干；(2)配制钠离子含量为90 g/l的氯化钠改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的蛭石粉末与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后，在室温和400 rpm转速的条件下磁力搅拌下进行离子交换12h，蛭石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为3：50；(4)将步骤(3)得到的混合物静置沉降后，取出固体反复清洗至ph为6.5-7.5时，再取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的蛭石吸附剂。
26.将实施例4制得的改性蛭石吸附剂应用于的含氨氮的溶液的吸附消除中，氨氮初始浓度为0~1250 mg/l ,溶液ph=7，每种氨氮浓度的蛭石投料量12 g/l，吸附效果见图1和表1。
27.实施例5(1)将天然蛭石颗粒筛选并碾磨，粉碎到200目，用去离子水清洗后100℃烘干；(2)配制钠离子含量为120 g/l的氯化钠改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的蛭石粉末与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后，在室温和400 rpm转速的条件下磁力搅拌下进行离子交换12h，蛭石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为3：50；(4)将步骤(3)得到的混合物静置沉降后，取出固体反复清洗至ph为6.5-7.5时，再取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的蛭石吸附剂。
28.将实施例5制得的改性蛭石吸附剂应用于的含氨氮的溶液的吸附消除中，氨氮初始浓度为0~1250 mg/l ,溶液ph=7，每种氨氮浓度的蛭石投料量12 g/l，吸附效果见图1和表1。
29.实施例6(1)将天然蛭石颗粒筛选并碾磨，粉碎到200目，用去离子水清洗后100℃烘干；(2)配制钠离子含量为180 g/l的氯化钠改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的蛭石粉末与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后，在室温和400 rpm转速的条件下磁力搅拌下进行离子交换12h，蛭石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为3：50；(4)将步骤(3)得到的混合物静置沉降后，取出固体反复清洗至ph为6.5-7.5时，再取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的蛭石吸附剂。
30.将实施例6制得的改性蛭石吸附剂应用于的含氨氮的溶液的吸附消除中，氨氮初始浓度为0~1250 mg/l ,溶液ph=7，每种氨氮浓度的蛭石投料量12 g/l，吸附效果见图1和表1。
31.实施例7(1)将天然蛭石颗粒筛选并碾磨，粉碎到200目，用去离子水清洗后100℃烘干；(2)配制钠离子含量为240 g/l的氯化钠改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的蛭石粉末与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后，在室温和400 rpm转速的条件下磁力搅拌下进行离子交换12h，蛭石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为3：50；(4)将步骤(3)得到的混合物静置沉降后，取出固体反复清洗至ph为6.5-7.5时，再取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的蛭石吸附剂。
32.将实施例7制得的改性蛭石吸附剂应用于的含氨氮的溶液的吸附消除中，氨氮初始浓度为0~1250 mg/l ,溶液ph=7，每种氨氮浓度的蛭石投料量12 g/l，吸附效果见图1和表1。
33.实施例8(1)将天然蛭石颗粒筛选并碾磨，粉碎到200目，用去离子水清洗后100℃烘干；(2)配制钠离子含量为300 g/l的氯化钠改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的蛭石粉末与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后，在室温和400 rpm转速的条件下磁力搅拌下进行离子交换12h，蛭石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为3：50；(4)将步骤(3)得到的混合物静置沉降后，取出固体反复清洗至ph为6.5-7.5时，再取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的蛭石吸附剂。
34.将实施例8制得的改性蛭石吸附剂应用于的含氨氮的溶液的吸附消除中，氨氮初始浓度为0~1250 mg/l ,溶液ph=7，每种氨氮浓度的蛭石投料量12 g/l，吸附效果见图1和表1。