CN103084142A - 用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法 - Google Patents

用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法 Download PDF

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宋广瑞
董海山
王江川
王林
叶琳嫣
刘义青
吴亚东
杨志超
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Abstract

本发明提供了一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其步骤如下：(1)将沸石粉末筛选、清洗、烘干；(2)配制改性剂含量为0.05～2.5mol/L的改性剂溶液；(3)将步骤(1)处理后的沸石粉与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后搅拌均匀，沸石粉与改性剂溶液的重量比为1∶3～40；(4)将步骤(3)得到的混合物在超声波发生器中进行超声改性，超声改性的条件为功率为20～700W，频率为20～50KHz，改性时间为1～150min；(5)将改性过后的混合物静沉后，取出固体清洗、烘干，即得。该方法能有效地得到去除各种水体中氨氮以及重金属的改性沸石吸附剂。

Description

用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法。
背景技术
随着工农业的迅速发展，氨氮以及重金属污染的来源越来越广泛，排放量也越来越大，氨氮以及重金属污染日益严重。氨氮排入水体，容易引起水中藻类及其它微生物大量繁殖，形成富营养化污染，这除了不但会造成自来水处理厂运行困难，饮用水异味外，而严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸消亡。重金属进入水体中容易在生物链中富集和扩大，而且水体中某些重金属可在微生物作用下还能够转化为毒性更强的有机化合物。面对越发严重的氨氮以及重金属水体污染，如何寻求科学高效、价格低廉的处理方法已经成为亟待解决的问题。
目前，常用于去除水中氨氮的处理方法有生物处理法、膜过滤法、吹脱法以及吸附法，而去除水中重金属的主要方法有吸附法、絮凝沉淀法、膜分离技术、生物方法、有机材料法和硫化物沉淀法。其中，沸石吸附法成本低，操作简单、方便，但其吸附效果有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，它能有效地得到去除各种水体中氨氮以及重金属的改性沸石吸附剂。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将沸石粉末筛选、清洗、烘干；
(2)配制改性剂含量为0.05～2.5mol/L的改性剂溶液；
(3)将步骤(1)处理后的沸石粉与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后搅拌均匀，沸石粉与改性剂溶液的重量比为1∶3～40；
(4)将步骤(3)得到的混合物在超声波发生器中进行超声改性；
(5)将超声改性后的混合物静沉后，取出固体清洗、烘干，即得。
上述的超声改性的条件是：功率为20～700W，频率为20～50KHz，改性时间为1～150min。
上述的改性剂为NaCl、KCl、NaOH、KOH、HCl中的一种。
上述的超声改性前，还进行振荡或微波改性。
本发明的原理为：通过改性剂对沸石进行活化，可改善离子交换性能提高离子交换速率，而超声改性时的空化效应产生的冲击波和微射流的高梯度剪切作用可强化传质，在一定程度上提高沸石的单位吸附量以及吸附效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.沸石储量丰富，来源广泛，价格低廉；改性制备工艺简单，设备较少，操作方便。
2.通过改性剂及超声改性双重改性后制得的改性沸石单位吸附量大、吸附效率高，能处理水中氨氮以及重金属，可有效的减少大型水处理构筑物的规模以及数量。
3.本发明所得改性沸石应用于各种水体处理，不仅可以有效吸附水中氨氮，同时可以有效的去除水体中重金属，并且处理出水水质稳定，无二次污染。
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例一：
一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将沸石颗粒研磨成粉末，过10目筛，再反复清洗至上层清洗液澄清，然后放入烘箱中在100℃左右烘干两小时；
(2)配制NaCl含量为0.8mol/L的改性剂溶液；
(3)将步骤(1)处理后的沸石粉与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后搅拌均匀，沸石粉与改性剂溶液的重量比为20g∶500g；
(4)将步骤(3)得到的混合物在超声波发生器中进行超声改性，超声改性的条件为功率为500W，频率为50KHz，改性时间为60min，温度为60℃；
(5)将改性过后的混合物静沉后，取出固体用水清洗，将清洗后的固液混合物进行固液分离，取分离后的固体重复清洗操作25次，然后烘干，即得。
本实施方式制得的超声强化改性沸石颗粒吸附剂可以应用于饮用水、工业废水、城市污水等水体处理，同时可以应用于固定床等水处理实施的设计使用。
实施例二：
一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将沸石颗粒研磨成粉末，过200目筛，清洗后再放入烘箱中在100℃左右烘干两小时；
(2)配制NaOH含量为0.6mol/L的改性剂溶液；
(3)将步骤(1)处理后的沸石粉与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后搅拌均匀，沸石粉与改性剂溶液的重量比为10g∶200g；
(4)将步骤(3)得到的混合物在摇床中先进行振荡改性，振荡器频率调节至40次/min，改性时间为40min，然后在超声波发生器中进行超声改性，超声改性的条件为功率为200W，频率为40KHz，改性时间为1min，温度为室温；
(5)将改性过后的混合物静沉后，取出固体用水清洗，将清洗后的固液混合物进行固液分离，取分离后的固体重复清洗操作至上层清洗液中检测不到改性剂NaOH为止；然后烘干，即得。
本实施方式制得的超声强化改性沸石粉末吸附剂可以应用于饮用水、工业废水、城市污水等水体处理，同时可以应用于水处理设施的设计使用以及动态投加应用于江河湖泊水的处理。
实施例三：
一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将沸石粉末，过20目筛，再反复清洗20次至上层清洗液澄清，然后放入烘箱中在100℃左右烘干两小时，得沸石粉；
(2)配制HCl含量为0.2mol/L的改性剂溶液；
(3)将步骤(1)得到的沸石粉与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后搅拌均匀，沸石粉与改性剂溶液的重量比为10g∶30g；
(4)将步骤(3)得到的混合物在微波炉中先进行微波改性，调节微波炉功率至800W，改性时间设置为10s。再在超声波发生器中进行超声改性，超声改性的条件为功率为20W，频率为30KHz，改性时间为60min，温度为80℃；
(5)将改性过后的混合物静沉后，取出固体用水清洗，将清洗后的固液混合物进行固液分离，取分离后的固体重复清洗操作30次，然后烘干，即得。
本实施方式制得的超声强化改性沸石颗粒吸附剂可以应用于饮用水、工业废水、城市污水等水体处理，同时可以应用于固定床等水处理实施的设计使用。
实施例四：
一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将沸石粉末，过200目筛，再反复清洗至上层清洗液澄清，然后放入烘箱中在100℃左右烘干两小时，得沸石粉；
(2)配制KOH含量为1.5mol/L的改性剂溶液；
(3)将步骤(1)得到的沸石粉与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后搅拌均匀，沸石粉与改性剂溶液的重量比为20g∶400g；
(4)将步骤(3)得到的混合物在超声波发生器中进行超声改性，超声改性的条件为功率为400W，频率为20KHz，改性时间为30min，温度为50℃；
(5)将改性过后的混合物静沉后，取出固体用水清洗，将清洗后的固液混合物进行固液分离，取分离后的固体重复上述操作至上层清洗液中检测不到改性剂KOH为止，然后烘干，即得。
本方法改性制得的沸石颗粒和沸石粉末吸附剂可以应用于饮用水、工业废水、城市污水等处理，同时可以应用于水处理设施的设计，其中沸石粉末可以动态投加应用于江河湖泊水的处理。
实施例五：
一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将沸石粉末，过20目筛，再反复清洗20次至上层清洗液澄清，然后放入烘箱中在100℃左右烘干两小时，得沸石粉；
(2)配制KCl含量为1.0mol/L的改性剂溶液；
(3)将步骤(1)得到的沸石粉与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后搅拌均匀，沸石粉与改性剂溶液的重量比为20g∶800g；
(4)将步骤(3)得到的混合物在微波炉中先进行微波改性，调节微波炉功率至700W，改性时间设置为10s；再在超声波发生器中进行超声改性，超声改性的条件为功率为700W，频率为40KHz，改性时间为150min，温度为80℃；
(5)将改性过后的混合物静沉后，取出固体用水清洗，将清洗后的固液混合物进行固液分离，取分离后的固体重复上述操作40次，然后烘干，即得。
本实施方式制得的超声强化改性沸石颗粒吸附剂可以应用于饮用水、工业废水、城市污水等水体处理，同时可以应用于固定床等水处理实施的设计使用。

Claims (3)

1.一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其步骤如下：
(1)将沸石粉末筛选、清洗、烘干；
(2)配制改性剂含量为0.05～2.5mol/L的改性剂溶液；
(3)将步骤(1)处理后的沸石粉与步骤(2)配制的改性剂溶液混合后搅拌均匀，沸石粉与改性剂溶液的重量比为1∶3～40；
(4)将步骤(3)得到的混合物在超声波发生器中进行超声改性；
(5)将超声改性后的混合物静沉后，取出固体清洗、烘干，即得。
2.根据权利要求1所述的一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的超声改性的条件是：功率为20～700W，频率为20～50KHz，改性时间为1～150min。
3.根据权利要求1所述的一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的改性剂为NaCl、KCl、NaOH、KOH、HCl中的一种。
4根据权利要求1所述的一种用于去除水中氨氮和重金属的改性沸石吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的超声改性前，还进行振荡或微波改性。
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