【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氨氮废水处理领域，具体地指一种氨氮废水深度处理的沸石陶粒及其制备方法、应用。
技术介绍
1、磷化工行业中氨作为重要原料，生产过程中一些化学反应会生成氨氮作为副产物从废水中排出，氨氮(游离态nh3和离子态nh4+)是常见的废水污染物之一，亦是我国工业污水排放的一项重要监测指标。磷化工行业废水中氨氮不同于生活废水中的氨氮，其具有浓度高、可生化性差、干扰离子多等特点，未妥善处理的氨氮废水对生态环境和人体有着严重的危害。
2、目前，氨氮废水处理方法主要为生物法、化学法和物理化学法。生物法具有处理量大、成本低、反应稳定等优点，但是对废水的可生化要求高，而且微生物对环境敏感，采用生物法脱氮具有局限性。化学法具有适用范围广、反应速度快、处理效果高等优点，但是存在二次污染、化学药剂昂贵、成本高等不足，限制了化学法在处理废水中氨氮的应用。物理化学法具有操作简单、能耗低、可循环利用、环境友好等优点，广泛应用于氨氮废水的处理。
3、磷化工行业中排放的废水氨氮浓度一般为200mg/l左右，属于中低浓度，其中还含有ca2+、mg2+、fe3+、so42-、po43-等多种干扰离子。传统处理方式如生物处理，废水氨氮浓度过高，且废水碳氮比低，需额外添加碳源，增加了处理的成本；若用添加化学药剂处理，不考虑产生次生污染物的理想情况下处理成本会提高，且很难一次性处理氨氮浓度到30mg/l以下；若用物理化学法，以沸石为典型代表进行处理，还是会有所受限，一方面是沸石能处理的浓度上限不高，另一方面众多干扰离子还会和nh4+竞争反应位
4、因此，亟需开发一种对废水中氨氮选择性高、抗干扰性强的沸石制备方法，旨为磷化工行业提供一种氨氮废水深度处理途径。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
的不足，以粉煤灰为基材，辅以磷尾矿和蒙脱石为助剂，提供一种氨氮废水深度处理的沸石陶粒制备方法，对废水中氨氮选择性高、抗干扰性强。
2、本专利技术的技术方案为：一种氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，包括以下步骤：
3、一种氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、(1)将酸化粉煤灰、磷尾矿、蒙脱石按质量比(5～10):(1～5):1混合，再按酸化粉煤灰、磷尾矿、蒙脱石三者质量和的1％～5％加入硬脂酸作为造孔剂，得到预混粉料；
5、(2)以乙醇水溶液作为分散剂，，将步骤(1)所得预混粉料置于分散剂中，60～75℃恒温水浴搅拌1～4h，再经离心、干燥得到高分散预混粉料；
6、(3)向步骤(2)所得高分散预混粉料加入偏铝酸钠调节硅铝比为1:(1～1.5)，再加入氢氧化钠固体，充分混合研磨至200目以下，得到全混粉料；
7、(4)将步骤(3)所得全混粉料压制成型，得到直径5～8mm、长度8～10mm的柱状生料，干燥后放入马弗炉中焙烧，自然冷却至室温，得到活化陶粒；
8、(5)将步骤(4)所得活化陶粒加入去离子水中，在75～95℃下水热反应4～12h，反应完毕清洗干燥，得到氨氮废水深度处理的沸石陶粒。
9、优选的，步骤(1)中，所述酸化粉煤灰由包括以下步骤的方法制备得到：将粉煤灰置于质量浓度5％～10％的稀盐酸中，粉煤灰与稀盐酸质量比为1:(10～20)，65～85℃下恒温水浴搅拌2～4h，再经抽滤、洗涤、烘干，得到酸化粉煤灰。粉煤灰中通常含有一定量的铁类物质，包括易溶于酸的fe2o3(或赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等)和难溶于酸的磁性铁化合物，但铁是合成沸石的惰性剂，同时会导致沸石产品呈浅绿色或砖黄色。采用盐酸与可溶性铁反应后进入溶液，以达到部分除铁目的。
10、本专利技术的步骤(2)采用湿法分散，硬脂酸于60～65℃熔化成液相分散于乙醇的水溶液中，通过搅拌使造孔剂硬脂酸均匀分散于固体粉料中。相比于普通的直接混合能将造孔剂混合的更加温和与均匀。
11、优选的，步骤(2)中，乙醇水溶液体积分数为10％～20％，预混粉料与分散剂的质量比为1:(5～10)。
12、优选的，步骤(3)中，所述氢氧化钠与酸化粉煤灰质量比为1:1。进一步的，步骤(3)中，硅铝比n(si/al)＝1:1。
13、优选的，步骤(4)中，所述干燥为在95～105℃下干燥1～2h，所述焙烧包括先以升温速率5～8℃/min升温至400～500℃下预热30～60分钟、再以升温速率10～12℃/min升温至550～750℃下保温1～4h。
14、优选的，步骤(5)中活化陶粒与去离子水质量比1:3～10。
15、优选的，步骤(5)中，75～85℃下水热反应6h。
16、优选的，步骤(5)中，所述清洗干燥包括：用去离子水洗涤至洗液ph为7～10，再95～105℃下干燥1～2h。
17、本专利技术所用的原料中：酸化粉煤灰中sio2含量范围为60％～70％，al2o3含量范围为15％～20％，剩余为mgo+cao和杂质；磷尾矿中sio2含量范围为4％～10％，al2o3含量范围为0.15％～1.5％，剩余为mgo+cao和杂质；蒙脱石中sio2含量范围为50％～60％，al2o3含量范围为20％～25％，剩余为mgo+cao和杂质(以上百分数均为质量百分含量)。
18、酸化粉煤灰、磷尾矿、蒙脱石中sio2含量均高于al2o3，因此需要加入偏铝酸钠调节硅铝比n(si/al)，即原料中元素硅与元素铝的摩尔比。
19、本专利技术提供一种按照上述制备方法制备得到的氨氮废水深度处理的沸石陶粒。
20、本专利技术还提供一种低浓度氨氮废水深度处理的沸石陶粒的应用。
21、优选的，所述废水中氨氮浓度为50mg/l～200mg/l，废水中沸石陶粒的投加量为40～120g/l。
22、本专利技术的沸石陶粒制备原理为：
23、原料上利用粉煤灰作为硅铝源骨架材料，磷矿尾矿为助熔剂，蒙脱石作为粘结剂，引入固体硬脂酸作为造孔剂；利用偏铝酸钠作为铝源补充剂进行调节硅铝比；加入氢氧化钠作为碱熔剂，在高温煅烧基础上促进原料中玻璃体溶解，有效破坏惰性物质(石英和莫来石)的晶体结构，同时将其中的硅铝活性物质分解为合成沸石所需的硅铝酸盐胶体，使原料的整体活化水平显著提高并为后续的水热处理提供碱性环境。
24、步骤(4)高温煅烧形成陶粒基体，高温煅烧还可以破坏莫来石和石英等惰性成分的晶相结构以释放无定形的sio2和al2o3，使得粉煤灰，磷尾矿等原料的活性显著提高，从而有利于后续水热反应中结晶。
25、步骤(5)进行水热反应的目的为结晶形成沸石。最后制得沸石陶粒对氨氮废水中的铵盐形态氨氮具有良好的吸附效果，沸石陶粒物理强度高，可经过再生后反复多次使用，避免造成二次污染。
26、本专利技术的有益效果是：
27、(1)本专利技术提供了一种固体废物资源化利用途径，采用工业固废——粉煤灰、磷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸化粉煤灰由包括以下步骤的方法制备得到：将粉煤灰置于质量浓度5～10％的稀盐酸中，粉煤灰与稀盐酸质量比为1:(10～20)，65～85℃下恒温水浴搅拌2～4h，再经抽滤、洗涤、烘干，得到酸化粉煤灰。
3.如权利要求1所述的氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，乙醇水溶液在体积分数为10％～20％，预混粉料与分散剂的质量比为1:(5～10)。
4.如权利要求1所述的氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氢氧化钠与酸化粉煤灰质量比为1:1。
5.如权利要求1所述的氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述干燥为在95～105℃下干燥1～2h，所述焙烧包括先以升温速率5～8℃/min升温至400～500℃下预热30～60分钟、再以升温速率10～12℃/min升温至550～750℃下保温1～4h。<...
【技术特征摘要】
1.一种氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸化粉煤灰由包括以下步骤的方法制备得到：将粉煤灰置于质量浓度5～10％的稀盐酸中，粉煤灰与稀盐酸质量比为1:(10～20)，65～85℃下恒温水浴搅拌2～4h，再经抽滤、洗涤、烘干，得到酸化粉煤灰。
3.如权利要求1所述的氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，乙醇水溶液在体积分数为10％～20％，预混粉料与分散剂的质量比为1:(5～10)。
4.如权利要求1所述的氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氢氧化钠与酸化粉煤灰质量比为1:1。
5.如权利要求1所述的氨氮废水深度处理的沸石陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述干燥为在95～105℃下干燥1～2h，所述焙烧包括先以升温速率5～8℃/mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁欢，刘海，侯代文，张华丽，罗惠华，徐峥，杨艳婷，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：
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