CN105381782B - 一种去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法 - Google Patents
一种去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体为一种能同时去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法。本发明的吸附剂是利用廉价的天然沸石，通过氯化钠溶液改性后，减少沸石中钙镁含量，提高沸石对氨氮的离子交换能力；再经过沉淀法负载锆，利用锆对磷的特异性吸附能力，提高沸石对磷酸盐的吸附能力。本发明利用廉价的沸石原料，简单的改性方法，制备了能够同时吸附氨氮和磷酸盐的双功能吸附剂。另外，利用本发明提供的再生液，能够再生吸附过的改性沸石吸附剂，能有效重复使用，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及用于去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，大量含有氮和磷的工业废水、生活污水被排入江河湖泊，易造成水体富营养化，使藻类过量繁殖，急剧加速水中溶解氧的消耗，水质恶化，导致鱼类及其他生物大量死亡。常用废水中除磷和氮的方法有化学沉淀法、生物法、化学吸附与离子交换法等。吸附法和离子交换法具有工艺简单、消除效果好、占地面积小等优点，被人们认为是有效的去除氮磷的方法，而吸附剂的设计开发，成为该方法的研究重点。
天然沸石是一类含水的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐矿物的总称，晶格空穴中的阳离子使其具有离子交换能力，丰富的孔道结构，使其具有出色的吸附能力。与合成沸石相比，天然沸石廉价易得，但结晶度低，再生性能较差。利用天然沸石的阳离子交换性能来消除氨氮已经受到国内外研究人员的广泛关注，通过盐、高温、碱处理等简单的改性方法，得到了去除氨氮性能较好的改性沸石，但仍存在不能多次再生的缺点。由于磷在水中主要以阴离子形式存在，与带负电荷的沸石骨架之间具有静电排斥作用，因此，天然沸石对磷的吸附效果不佳。研究出一种合适的改性方法，提高天然沸石吸附磷的能力，并能多次再生，将会使天然沸石可以广泛的应用于污水处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种能同时去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法。
本发明提供的能同时去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂的制备方法，具体步骤为：
（1）将天然沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，清洗、烘干；
（2）配制钠离子含量为0.05~2.0 mol/L的氯化钠改性剂溶液；
（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换2~48h, 沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:5~50；
（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉；
（5）配制锆离子含量为0.01~0.2 mol/L 的锆改性剂溶液；
（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的改性剂溶液混合后，经磁力搅拌0.5~5h后，加入NaOH调节pH值至9~12；
（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理10-30min，然后采用80KHz，90W处理10-60min；
（8）超声改性后在120℃水热处理24~48 h；
（9）将步骤（8）得到的混合物冷却静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石，作为吸附剂。
本发明中，步骤（5）配制锆改性剂溶液使用的锆盐为ZrOCl2·8H2O或ZrO(NO3)2·2H2O。
本发明中，步骤（1）、步骤（4）所述烘干，温度为90~150℃。
本发明制备得到的吸附剂，能同时有效地去除水中氨氮以及磷酸盐；并能多次再生，重复使用。
本发明所述的再生，其方法是：把使用过的改姓沸石与再生液按为1:5~50的重量比例混合，再生时间为30~300 min；所述再生液为包含0.01~0.5mol/L NaOH和0.05~2.0mol/L NaCl的混合液。
本发明的原理为：利用氯化钠改性溶液对沸石进行前处理，通过离子交换去除钙镁等离子，提高沸石吸附氨氮的能力。再经过沉淀法负载锆，利用锆对磷的特异性吸附能力，提高沸石吸附磷酸盐的能力。超声改性和水热处理可以改善天然的结晶度，使之具有更好的稳定性，能多次再生使用，同时废水锆沉淀更加均匀分散在沸石表面，加强沸石表面与锆的作用，提高沸石的吸附能力。超声处理的基本原理是基于液体的空化效应，空化效应的强度直接跟频率有关，频率低时，空化气泡大，空化强度高，作用力强。频率高时产生的空化泡数量多，穿透力强，先后使用两种不同频率和功率的超声处理是改善天然沸石性能的关键点之一。
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用廉价的天然沸石作为原材料，通过氯化钠以及锆的双重改性后制备得到改性沸石吸附剂，不仅提高了天然沸石吸附氨氮的能力，同时大大提高了沸石吸附磷酸盐的能力，实现了对阳离子氨氮和阴离子磷酸盐的同步吸附功能。另外本发明对改性后沸石进行超声和水热处理，显著改善了天然沸石再生使用性能差的问题，提供的再生液能够有效地对吸附后的改性沸石吸附剂进行再生，使得改性沸石能够循环使用，节约成本。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1
（1）将沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，用去离子水清洗后100℃烘干；
（2）配制钠离子含量为1.0 mol/L的氯化钠改性剂溶液；
（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换24h, 沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:20；
（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗烘干、碾磨成粉；
（5）用ZrOCl2·8H2O配制锆离子含量为0.02mol/L的改性剂溶液；
（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的锆改性剂溶液混合后，经磁力搅拌2h后，加入NaOH溶液调节pH值至10；
（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理10min，然后采用80KHz，90W处理60min；
（8）超声改性后在120℃水热处理24 h；
（9）将步骤（8）得到的混合物静置沉降后，取出固体用去离子水清洗后，于150℃烘箱烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石吸附剂。
将实施例1制得的改性沸石吸附剂应用于的含氨氮和磷酸盐的溶液的吸附消除中，氨氮和磷酸盐的初始浓度均为10 mg/L，溶液pH=4，沸石投料量 6 g/L，吸附效果见表1。
实施例2
（1）将沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，用去离子水清洗后90℃烘干；
（2）配制钠离子含量为0.05 mol/L的氯化钠改性剂溶液；
（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换48 h, 沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:5；
（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗烘干、碾磨成粉；
（5）用ZrO(NO3)2·2H2O配制锆离子含量为0.2 mol/L的改性剂溶液；
（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的改性剂溶液混合后，经磁力搅拌5 h后，加入NaOH溶液调节pH值至12；
（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理30min，然后采用80KHz，90W处理10min；
（8）超声改性后在120℃水热处理48 h；
（9）将步骤（8）得到的混合物静置沉降后，取出固体用去离子水清洗后，于120℃烘箱烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石吸附剂。
将实施例2制得的改性沸石吸附剂应用于的含氨氮和磷酸盐的溶液的吸附消除中，氨氮和磷酸盐的初始浓度均为10 mg/L，溶液pH=4，沸石投料量 6 g/L，吸附效果见表1。
实施例3
（1）将沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，用去离子水清洗后150℃烘干；
（2）配制钠离子含量为2.0 mol/L的氯化钠改性剂溶液；
（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换2 h, 沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:50；
（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗烘干、碾磨成粉；
（5）用ZrO(NO3)2·2H2O配制锆离子含量为0.1 mol/L的改性剂溶液；
（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的锆改性剂溶液混合后，经磁力搅拌0.5 h后，加入NaOH溶液调节pH值至9；
（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理15min，然后采用80KHz，90W处理20min；
（8）超声改性后在120℃水热处理36 h；
（9）将步骤（8）得到的混合物静置沉降后，取出固体用去离子水清洗后，于100℃烘箱烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石吸附剂。
将实施例3制得的改性沸石吸附剂应用于的含氨氮和磷酸盐的溶液的吸附消除中，氨氮和磷酸盐的初始浓度均为10 mg/L，溶液pH=4，沸石投料量 6 g/L，吸附效果见表1。
实施例4
（1）将沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，用去离子水清洗后100℃烘干；
（2）配制钠离子含量为0.5 mol/L的氯化钠改性剂溶液；
（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换12 h, 沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:30；
（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗烘干、碾磨成粉；
（5）用ZrOCl2·8H2O配制锆离子含量为0.05 mol/L的改性剂溶液；
（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的锆改性剂溶液混合后，经磁力搅拌1 h后，加入NaOH溶液调节pH值至10；
（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理20min，然后采用80KHz，90W处理30min；
（8）超声改性后在120℃水热处理24 h；
（9）将步骤（8）得到的混合物静置沉降后，取出固体用去离子水清洗后，于100℃烘箱烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石吸附剂。
将实施例4制得的改性沸石吸附剂应用于的含氨氮和磷酸盐的溶液的吸附消除中，氨氮和磷酸盐的初始浓度均为10 mg/L，溶液pH=4，沸石投料量 6 g/L，吸附效果见表1。
实施例5
将吸附过氨氮和磷的实施例1的改性天然沸石进行再生，再生液为含0.1mol/L的NaOH和1.0 mol/L的 NaCl的混合溶液。使用的沸石与所述再生液的比例为1:0，再生时间100 min。再生后将沸石过滤分离，去离子水清洗后100℃烘干。再生后的吸附剂应用于的含氨氮和磷酸盐的溶液的吸附消除中，氨氮和磷酸盐的初始浓度均为10 mg/L，溶液pH=4，沸石投料量 6 g/L，再生使用15次后，吸附材料仍具有新鲜吸附剂90%的吸附能力。
表1. 改性天然沸石的吸附脱氨氮和脱磷效果
。
Claims (4)
1.一种能同步去除水中氨氮和磷酸盐的改性天然沸石吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将天然沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，清洗、烘干；
（2）配制钠离子含量为0.05~2.0 mol/L的氯化钠改性剂溶液；
（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换2~48h, 沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:5~50；
（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉；
（5）配制锆离子含量为0.01~0.2 mol/L 的锆改性剂溶液；
（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的锆改性剂溶液混合后，经磁力搅拌0.5~5h后，加入NaOH调节pH值至9~12；
（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理10-30min，然后采用80KHz，90W处理10-60min；
（8）超声改性后在120℃水热处理24~48 h；
（9）将步骤（8）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石吸附剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：配制锆改性剂溶液用的锆盐为ZrOCl2·8H2O或ZrO(NO3)2·2H2O；所述烘干温度为90~150℃。
3.一种由权利要求1所述制备方法制备得到的能同步去除水中氨氮和磷酸盐的改性天然沸石吸附剂。
4.一种如权利要求3所述的能同步去除水中氨氮和磷酸盐的改性天然沸石吸附剂的再生方法，其特征在于具体步骤为：把使用过的改性沸石与再生液按为1:5~50的重量比例混合，再生时间为30~300 min；所述再生液为包含0.01~0.5mol/L NaOH和0.05~2.0 mol/LNaCl的混合液。
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Families Citing this family (15)
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|---|---|---|---|---|
| CN106111055B (zh) * | 2016-04-07 | 2019-02-15 | 景德镇陶瓷大学 | 一种同步脱氮除磷吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN105854783A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-08-17 | 兰州交通大学 | 脱氮除磷即时再生磁性滤料及其制备方法 |
| CN106732343A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-05-31 | 衢州学院 | 一种改性沸石的制备方法及制备得到的改性沸石 |
| CN107282015B (zh) * | 2016-11-23 | 2019-12-27 | 辽宁石油化工大学 | 一种沸石的复合改性方法及在水中去除磷酸根的应用 |
| CN109231476B (zh) * | 2017-07-11 | 2022-04-15 | 温月丽 | 一种新型氨氮吸附降解剂的合成与应用 |
| CN108217839A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-29 | 安徽水韵环保股份有限公司 | 一种含氮磷污水处理回收的方法的处理技术 |
| CN109516522B (zh) * | 2018-12-12 | 2021-07-13 | 黄舰 | 一种有机无机杂化沸石处理氨氮废水的应用 |
| CN110170338A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-27 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 改性Zr-Cu/沸石双功能沸石离子交换剂的制备方法及其产品和应用 |
| CN110394165A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-01 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种除磷沸石的制备方法及应用 |
| CN111530410A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-14 | 北京工业大学 | 一种基于天然沸石合成分子筛废料制备除磷吸附剂的方法 |
| CN111715180B (zh) * | 2020-05-08 | 2023-04-07 | 杭州师范大学 | 一种改性天然沸石及其制备方法和应用 |
| CN113083225A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-07-09 | 江苏裕隆环保有限公司 | 可高效除磷的镧锆改性沸石吸附剂及其使用方法 |
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| CN115608319A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-01-17 | 江西理工大学 | 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 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101773816A (zh) * | 2010-03-05 | 2010-07-14 | 广东药学院 | 一种用于除氟的负载锆的沸石的制备方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101773816A (zh) * | 2010-03-05 | 2010-07-14 | 广东药学院 | 一种用于除氟的负载锆的沸石的制备方法 |
| CN102001722A (zh) * | 2010-11-04 | 2011-04-06 | 南京大学 | 氧化锆改性的中孔硅材料去除水中磷酸盐的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Adsorption mechanisms of high-levels of ammonium onto natural and NaCl-modified zeolites;Lin Lin et al.;《Separation and Purification Technology》;20121023;第103卷;第15-20页 * |
| Adsorption of phosphate from water on lake sediments amendedwith zirconium-modified zeolites in batch mode;modeMengjuan Yang et al.;《Ecological Engineering》;20140807;第71卷;第223-233页 * |
| NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究;孙同喜 等;《环境污染与防治》;20101031;第32卷(第10期);第46页摘要，第47页第1.2节 * |
| 锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性;林建伟 等;《中国环境科学》;20121231;第32卷(第11期);第2023页摘要，第2024页第1.2节 * |
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