CN108786724A - 一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法 - Google Patents

一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108786724A
CN108786724A CN201810464703.8A CN201810464703A CN108786724A CN 108786724 A CN108786724 A CN 108786724A CN 201810464703 A CN201810464703 A CN 201810464703A CN 108786724 A CN108786724 A CN 108786724A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ammonia nitrogen
water body
chitosan
preparation
hours
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810464703.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108786724B (zh
Inventor
高恒东
胡佳佳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhu Chuangyuan New Materials Co Ltd
Original Assignee
Wuhu Chuangyuan New Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhu Chuangyuan New Materials Co Ltd filed Critical Wuhu Chuangyuan New Materials Co Ltd
Priority to CN201810464703.8A priority Critical patent/CN108786724B/zh
Publication of CN108786724A publication Critical patent/CN108786724A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108786724B publication Critical patent/CN108786724B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，由城市污泥、壳聚糖、三聚磷酸钠、稻壳、偏铝酸钠、硝酸镍等原料制成，本发明利用城市污泥水热炭化得到发达孔隙结构的水热炭，结合多官能团的壳聚糖，并通过三聚磷酸钠交联，一方面以形成网络结构弥补壳聚糖低孔缺点，另一方面可降低传质阻力，有助于水体中氨氮的吸附，同时通过氢氧化钙和氢氧化铝制备钙铝石，与镍基催化剂进行复配，利用其中自由氧结构提高镍基催化剂的抗积碳性，增强催化性能，实现快速降解处理吸附物的目的。最终得到的多组份吸附剂，其物理化学性质稳定，吸附位点数量众多，吸附容量大，能够有效实现水体氨氮的吸附去除，为水体污染的治理提供了有利的技术支持。

Description

一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及吸附材料技术领域，尤其涉及一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法。
背景技术
氨氮是水产养殖中最突出的水污染因子，也是藻类及浮游生物过度繁殖导致水体富营养化的主要污染因子之一。2016年全国各地水质月报显示，全国920 条河流的1652个断面中氨氮是主要污染物之一，江河总体呈轻污染。环保部2016 年6月发布的水质需改善控制单元信息清单中，2020年的水质控制目标中将氨氮单独列为重点控制项目。
生物硝化反硝化法、汽提法、折点加氯法、离子交换法和吸附法等是去除水中氨氮的常用方法，其中吸附法由于吸附剂种类众多，还具有工艺简单、操作方便、出水稳定等优点，成为研究的热点，而廉价易得、性能优异是选择吸附材料的关键，其中通过催化剂改善吸附材料性能具有广泛的应用空间。
镍基催化剂具有优良的有机污染的催化裂解性能，将其插入到吸附剂制备中，能在吸附剂中增加有机催化裂解表面活性中心数量，提高污染物中碳氢键断裂速率，实现污染物的降解，但由于单金属镍基催化剂容易积碳导致失活，因此需要寻求良好的复配材料和载体使催化剂具备抗积碳及硫化氢的能力，从而增强催化剂使用性能。
钙铝石材料由于其本身具有特殊的自由氧结构，可与有机物裂解生成的积碳反应生成一氧化碳，因此与镍基催化剂复配能有效提高稳定性。水稻是典型的硅酸植物，其遗传特性决定了其选择吸收和富集硅较多，经炭化改性处理后具有极强的吸附性和较大的吸附容量。基于此，将钙铝石材料和炭化改性处理的水稻与镍基催化剂复配，再应用于吸附剂的制备中，可有效扩展吸附剂性能，满足人们的需求，具有较好的使用前景。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将城市污泥离心进行初步脱水，干燥后粉碎至500-600μm，将其与水按质量比(1-3)：(17-19)混合均匀，送入反应釜中在200-240℃下反应10-12 小时，取出后干燥得到水热炭备用；
(2)将壳聚糖溶液与三聚磷酸钠溶液按质量比(5-6)：(1-2)混合，超声均匀，用氢氧化钠溶液调节pH至中性，静置20-40分钟后冷冻干燥，得壳聚糖聚合物备用；
(3)将稻壳用水洗净后晒干，粉碎过60-80目筛，送入煅烧炉内，升温至 600-650℃，有氧煅烧4-5小时，冷却至室温后与偏铝酸钠混合，加入到8-10 倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液中，在25-30℃水浴下搅拌90-120分钟，之后将混合液装入水热反应釜内，密封后置于烘箱中在120-130℃下晶化10-12小时，完成后移出混合液，并用水冲洗至pH在9以下，抽滤烘干，磨细过80-100目筛备用；
(4)将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比(5-6)：7共同投入球磨机中，在 300-400转/分下研磨4-5小时，之后在马弗炉中，于700-800℃下煅烧3-4小时，磨细后与硝酸镍、步骤3所得产物按质量比(3-4)：1：(10-11)混合后加入到 15-20倍质量的水中，搅拌至固液充分混合，再将其置于105-110℃干燥箱中干燥，干燥后送入马弗炉中于800-1000℃下煅烧4-6小时，得到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用；
(5)将步骤1所得水热炭、步骤2所得壳聚糖聚合物以及步骤4所得催化剂按质量比(14-16)：(2-3)：(1-2)混合投入造粒机中挤压造粒，筛分后称重包装，即得本发明氨氮吸附剂。
所述步骤2中壳聚糖溶液为将壳聚糖按固液比(3-4)：1mg/mL溶于质量分数为2％的乙酸溶液中制备而成，所述三聚磷酸钠溶液浓度为0.5-0.6mg/mL。
所述步骤2中超声条件为在30-32kHz下超声分散5-15分钟。
所述步骤3中偏铝酸钠用量为稻壳质量的20-25％。
所述步骤4中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行。
所述步骤5中水热炭、壳聚糖聚合物、催化剂的质量比为15：3：2。
本发明的优点是：
本发明利用城市污泥水热炭化得到发达孔隙结构的水热炭，结合多官能团的壳聚糖，并通过三聚磷酸钠交联，一方面以形成网络结构弥补壳聚糖低孔缺点，另一方面可降低传质阻力，有助于水体中氨氮的吸附，同时通过氢氧化钙和氢氧化铝制备钙铝石，与镍基催化剂进行复配，利用其中自由氧结构提高镍基催化剂的抗积碳性，增强催化性能，再加以稻壳的多步处理，作为负载物为镍/钙铝石催化剂提供搭载位点，可以提高镍基催化剂结合的稳定性，提高复合材料强度，并增加有机催化裂解表面活性中心数量，实现快速降解处理吸附物的目的。最终得到的多组份吸附剂，其物理化学性质稳定，吸附位点数量众多，吸附容量大，能够有效实现水体氨氮的吸附去除，为水体污染的治理提供了有利的技术支持。
具体实施方式
一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将城市污泥离心进行初步脱水，干燥后粉碎至500μm，将其与水按质量比3：17混合均匀，送入反应釜中在200℃下反应10小时，取出后干燥得到水热炭备用；
(2)将壳聚糖溶液与0.5mg/mL的三聚磷酸钠溶液按质量比5：2混合，在 30kHz下超声分散10分钟，用氢氧化钠溶液调节pH至中性，静置20分钟后冷冻干燥，得壳聚糖聚合物备用，其中壳聚糖溶液为将壳聚糖按固液比4：1mg/mL 溶于质量分数为2％的乙酸溶液中制备而成；
(3)将稻壳用水洗净后晒干，粉碎过60目筛，送入煅烧炉内，升温至600℃，有氧煅烧4小时，冷却至室温后与稻壳质量20％的偏铝酸钠混合，加入到8倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液中，在25℃水浴下搅拌90分钟，之后将混合液装入水热反应釜内，密封后置于烘箱中在120℃下晶化10小时，完成后移出混合液，并用水冲洗至pH在9以下，抽滤烘干，磨细过80目筛备用；
(4)将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比5.5：7共同投入球磨机中，在300 转/分下研磨4小时，之后在马弗炉中，于700℃下煅烧3小时，磨细后与硝酸镍、步骤3所得产物按质量比4：1：10混合后加入到15倍质量的水中，搅拌至固液充分混合，再将其置于105℃干燥箱中干燥，干燥后送入马弗炉中于800℃下煅烧4小时，其中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行，得到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用；
(5)将步骤1所得水热炭、步骤2所得壳聚糖聚合物以及步骤4所得催化剂按质量比15：3：2混合投入造粒机中挤压造粒，筛分后称重包装，即得本发明氨氮吸附剂。

Claims (6)

1.一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将城市污泥离心进行初步脱水，干燥后粉碎至500-600μm，将其与水按质量比（1-3）：（17-19）混合均匀，送入反应釜中在200-240℃下反应10-12小时，取出后干燥得到水热炭备用；
（2）将壳聚糖溶液与三聚磷酸钠溶液按质量比（5-6）：（1-2）混合，超声均匀，用氢氧化钠溶液调节pH至中性，静置20-40分钟后冷冻干燥，得壳聚糖聚合物备用；
（3）将稻壳用水洗净后晒干，粉碎过60-80目筛，送入煅烧炉内，升温至600-650℃，有氧煅烧4-5小时，冷却至室温后与偏铝酸钠混合，加入到8-10倍质量的2mol/L氢氧化钠溶液中，在25-30℃水浴下搅拌90-120分钟，之后将混合液装入水热反应釜内，密封后置于烘箱中在120-130℃下晶化10-12小时，完成后移出混合液，并用水冲洗至pH在9以下，抽滤烘干，磨细过80-100目筛备用；
（4）将氢氧化钙和氢氧化铝按摩尔比（5-6）：7共同投入球磨机中，在300-400转/分下研磨4-5小时，之后在马弗炉中，于700-800℃下煅烧3-4小时，磨细后与硝酸镍、步骤3所得产物按质量比（3-4）：1：（10-11）混合后加入到15-20倍质量的水中，搅拌至固液充分混合，再将其置于105-110℃干燥箱中干燥，干燥后送入马弗炉中于800-1000℃下煅烧4-6小时，得到稻壳基沸石负载的镍/钙铝石催化剂备用；
（5）将步骤1所得水热炭、步骤2所得壳聚糖聚合物以及步骤4所得催化剂按质量比（14-16）：（2-3）：（1-2）混合投入造粒机中挤压造粒，筛分后称重包装，即得本发明氨氮吸附剂。
2.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中壳聚糖溶液为将壳聚糖按固液比（3-4）：1mg/mL溶于质量分数为2%的乙酸溶液中制备而成，所述三聚磷酸钠溶液浓度为0.5-0.6mg/mL。
3.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中超声条件为在30-32kHz下超声分散5-15分钟。
4.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中偏铝酸钠用量为稻壳质量的20-25%。
5.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4中两次马弗炉中的煅烧均为在空气气氛下进行。
6.根据权利要求1所述的镍基水体氨氮吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤5中水热炭、壳聚糖聚合物、催化剂的质量比为15：3：2。
CN201810464703.8A 2018-05-16 2018-05-16 一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法 Active CN108786724B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810464703.8A CN108786724B (zh) 2018-05-16 2018-05-16 一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810464703.8A CN108786724B (zh) 2018-05-16 2018-05-16 一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108786724A true CN108786724A (zh) 2018-11-13
CN108786724B CN108786724B (zh) 2020-11-06

Family

ID=64092348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810464703.8A Active CN108786724B (zh) 2018-05-16 2018-05-16 一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108786724B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109368872A (zh) * 2018-12-03 2019-02-22 赛恩斯环保股份有限公司 一种钨冶炼废水深度处理的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106824206A (zh) * 2017-01-17 2017-06-13 浙江工业大学 钙铝石负载钙铁化合物的生物质焦油催化剂及制备与应用
CN106957070A (zh) * 2017-03-20 2017-07-18 浙江清环保工程有限公司 一种快速高效氨氮去除剂及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106824206A (zh) * 2017-01-17 2017-06-13 浙江工业大学 钙铝石负载钙铁化合物的生物质焦油催化剂及制备与应用
CN106957070A (zh) * 2017-03-20 2017-07-18 浙江清环保工程有限公司 一种快速高效氨氮去除剂及其制备方法和应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109368872A (zh) * 2018-12-03 2019-02-22 赛恩斯环保股份有限公司 一种钨冶炼废水深度处理的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108786724B (zh) 2020-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102276237B (zh) 凹凸棒石基碳复合陶粒、其制备方法及其用途
CN105148964B (zh) 一种三维还原氧化石墨烯‑Mn3O4/MnCO3纳米复合材料及其制备方法
CN101890336A (zh) 一种活性氧化铝复合活性炭材料及其制备方法
Li et al. Adsorptive Removal of Dyes from Aqueous Solution by KMnO4‐Modified Rice Husk and Rice Straw
CN106179216A (zh) 一种磁性活化水热生物炭的制备方法与应用
CN101962184A (zh) 一种机械力化学法制备活性炭的方法
CN111115631B (zh) 一种高机械强度的咖啡渣基成型多孔炭材料及其制备方法
CN111807453A (zh) 一种用于吸附水体中磷的改性生物炭及其制备方法和应用
CN108927109A (zh) 一种磷石膏改性生物炭方法及其应用
CN114029035A (zh) 一种改性污泥质生物炭的制法及所得生物炭与应用
CN102500167B (zh) 用于水处理的核壳结构复合滤料及其制备方法
CN107930583B (zh) 适于吸附降解二噁英的负载催化剂的高导热活性炭的制备
CN102319557A (zh) 一种活性氧化铝/活性炭复合材料及其制备方法
CN107555414B (zh) 一种园林废弃物生物质炭及其制备方法和用途
Naboulsi et al. The valorization of rosemary waste as a new biosorbent to eliminate the rhodamine B dye
CN109821515B (zh) 基于生物质材料和镁矿石复合吸附剂的制备方法
CN108786724A (zh) 一种镍基水体氨氮吸附剂的制备方法
CN111170297B (zh) 一种油茶壳碳粉材料及其在净化抗生素废水中的应用
CN112121762A (zh) 负载纳米零价铁的生物质炭基滤料的制备方法
CN107892918A (zh) 一种分子筛型土壤修复剂的制备方法
CN104888726A (zh) 一种除尘杀菌效果优良的活性炭吸附剂
CN1237946A (zh) 多孔无机复合材料以及使用其分离金属元素的方法
CN107837785A (zh) 一种复合分子筛脱氟剂的制备方法
CN110813357B (zh) 高效双孔g-C3N4光催化剂的制备方法
CN108855121B (zh) 一种镍基催化空气净化剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant