CN109607825A - 一种氨氮去除剂及其制备方法 - Google Patents

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杨丽韫
钱晓明
孟凡绪
李书武
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Abstract

本发明公开了一种氨氮去除剂包括P型分子筛和附着在所述P型分子筛上的微生物，其氨氮去除剂的制备方法步骤包括研磨、原料混合、煅烧、搅拌陈化、晶化、抽滤洗涤、分子筛造球和球型分子筛与微生物结合。本发明是利用燃煤发电厂产生的固体废弃物粉煤灰，通过水热合成法合成P型分子筛，造球后作为微生物的载体，协同微生物制作氨氮去除剂的产品。该项技术不仅利用固体废弃物粉煤灰合成了高附加值的吸附剂P型沸石，实现了固废资源化的高效利用；而且充分利用微生物的协同作用，从而开发出一种高效去除氨氮的微生物制剂。

Description

一种氨氮去除剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及资源综合利用技术领域，尤其涉及一种氨氮去除剂及其制备方法。
背景技术
目前，水污染已经成为急需解决的一个问题。其中氨氮废水污染已经成为地表水的主要污染来源。去除氨氮的方法主要有空气吹脱技术、膜吸收技术、磷酸铵镁沉淀技术、生物脱氮等，其中吹膜法技术虽然比较成熟，但运行成本较高、设备腐蚀严重，当水质成为酸性时，需要消耗大量的能量和碱，经济性差。膜分离法仅适用于小水量的氨氮处理，在大水量的氨氮处理中还不能更好的得到应用；磷酸铵镁沉淀技术虽然工艺流程简单易于操作管理，但是由于在实际处理过程中，废水的水质波动较大，会影响镁盐和磷酸盐的定量投加，如果镁盐和磷酸盐的投加量高于废水中氨氮的含量会造成化学试剂的浪费，如果投加量低于废水中氨氮的含量，废水中的氨氮就不能得到很好的处理。
现在研究主要集中在利用天然沸石分子筛或者合成一些沸石分子筛对氨氮废水进行处理，利用沸石本身的阳离子交换能力对NH4+完成吸附，氨氮的去除率在60％左右。另外也有利用微生物菌剂分解水体中的氨氮，将氨氮分解后转化成氮气，从而去除氨氮，去除率可达到80％以上。单独利用分子筛吸附氨氮的主要问题在于吸附效率比较低，单独使用微生物去除氨氮的缺点是成本费用较高，并且微生物菌剂隔一段时间需要更新。
发明内容
本发明的目的是提供一种氨氮去除剂的制备方法，解决分子筛吸附率低、微生物去除氨氮成本费用高的问题。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种氨氮去除剂，包括P型分子筛和附着在所述P型分子筛上的微生物。
优选的，所述P型分子筛是利用粉煤灰、硅藻土、碳酸钠和去离子水通过水热合成法制备而成。
优选的，所述微生物为硝化细菌。
一种氨氮去除剂的制备方法，包括如下步骤，
(1)研磨：采用行星球磨机将粉煤灰和硅藻土进行研磨，过筛，得到不少于325目的过筛物，将过筛物洗涤、在100～110℃下干燥3h、冷却；
(2)原料混合：将步骤(1)中研磨冷却后的粉煤灰和硅藻土，与Na2CO3置于坩埚中混合均匀；
(3)煅烧：将步骤(2)中混合好的固体放于马弗炉中在750～850℃下煅烧1.5～2.5h，取出后自然冷却，进行破碎后用玛瑙研磨过筛，过筛物达到325目，得到煅烧产品；
(4)搅拌陈化：将步骤(3)中煅烧得到的产品溶于去离子水中，搅拌2h后静止4h得到硅铝凝胶液；
(5)晶化：将步骤(4)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于90～110℃恒温干燥箱中保温36～48h；
(6)抽滤洗涤：将步骤(5)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，在100～110℃烘干箱中干燥3h，即得P型分子筛；
(7)分子筛造球：将步骤(6)的分子筛与粘结剂的粉料在转动成型设备中喷洒胶溶剂进行转动成球，从球中筛选出质量为2～3g的球；
(8)球型分子筛与微生物结合：取出步骤(7)刚刚成球还未干燥的P型分子筛，将球型分子筛在休眠硝化细菌中滚动一圈，然后25～30℃下干燥2～3h。
优选的，所述步骤(1)中粉煤灰和硅藻土的质量比为10～12：6～7。
优选的，所述步骤(2)中Na2CO3的质量为粉煤灰和硅藻土总质量的40～200％。
优选的，所述步骤(4)中离子水与煅烧产品液固比为5～8:1。
优选的，所述步骤(7)中溶胶剂和粉料的质量比为0.5～0.8:1～2。
进一步优选的，所述溶胶剂为硅铝溶胶。
进一步优选的，所述步骤(8)中分子筛与硝化细菌质量比为0.5～1：0.5～1。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：本发明是利用燃煤发电厂产生的固体废弃物粉煤灰，通过水热合成法合成P型分子筛，造球后作为微生物的载体，协同微生物制作氨氮去除剂的产品。该产品处理氨氮废水时，既利用了分子筛的吸附性，又利用了微生物的分解能力，使得去除能力增强。同时，分子筛可作为微生物的栖息场地，吸附的氨氮可作为微生物生存的氮源，维持微生物的生存繁衍。同时，本申请利用固体废弃物粉煤灰合成了高附加值的吸附剂P型沸石，从而实现了固废资源化的高效利用。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例2的流程工艺图。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更容易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界点。
实施例1
一种氨氮去除剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
(1)研磨：采用行星球磨机将粉煤灰和硅藻土进行研磨、过筛，其中粉煤灰和硅藻土的质量比为10：7，得到不少于325目的过筛物，将过筛物洗涤、在100℃下干燥3h、冷却；
(2)原料混合：将步骤(1)中研磨冷却后的粉煤灰和硅藻土，与Na2CO3置于坩埚中混合均匀，其中Na2CO3的质量为粉煤灰和硅藻土总质量的40％；
(3)煅烧：将步骤(2)中混合好的固体放于马弗炉中在750℃下煅烧1.5h，取出后自然冷却，进行破碎后用玛瑙研磨过筛，过筛物达到325目，得到煅烧产品；
(4)搅拌陈化：将步骤(3)中煅烧得到的产品溶于去离子水中，液固比为5:1，搅拌2h后静止4h得到硅铝凝胶液；
(5)晶化：将步骤(4)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于90℃恒温干燥箱中保温36h；
(6)抽滤洗涤：将步骤(5)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，在100℃烘干箱中干燥3h，即得P型分子筛；
(7)分子筛造球：将步骤(6)的分子筛与粘结剂的粉料在转动成型设备中喷洒硅铝溶胶进行转动成球，其中硅铝溶胶和粉料的质量比为1:4，再从球中筛选出质量为2～3g的球；
(8)球型分子筛与微生物结合：取出步骤(7)刚刚成球还未干燥的P型分子筛，将球型分子筛在休眠硝化细菌中滚动一圈，其中分子筛与硝化细菌的质量比为0.5:1，然后25℃下干燥2h。
实施例2
一种氨氮去除剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
(1)研磨：采用行星球磨机将粉煤灰和硅藻土进行研磨、过筛，其中粉煤灰和硅藻土的质量比为2：1，得到不少于325目的过筛物，将过筛物洗涤、在110℃下干燥3h、冷却；
(2)原料混合：将步骤(1)中研磨冷却后的粉煤灰和硅藻土，与Na2CO3置于坩埚中混合均匀，其中Na2CO3的质量为粉煤灰和硅藻土总质量的200％；
(3)煅烧：将步骤(2)中混合好的固体放于马弗炉中在850℃下煅烧2.5h，取出后自然冷却，进行破碎后用玛瑙研磨过筛，过筛物达到325目，得到煅烧产品；
(4)搅拌陈化：将步骤(3)中煅烧得到的产品溶于去离子水中，液固比为5:1，搅拌2h后静止4h得到硅铝凝胶液；
(5)晶化：将步骤(4)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于110℃恒温干燥箱中保温48h；
(6)抽滤洗涤：将步骤(5)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，在100℃烘干箱中干燥3h，即得P型分子筛；
(7)分子筛造球：将步骤(6)的分子筛与粘结剂的粉料在转动成型设备中喷洒硅铝溶胶进行转动成球，其中硅铝溶胶和粉料的质量比为4:5，从球中筛选出质量为2～3g的球；
(8)球型分子筛与微生物结合：取出步骤(7)刚刚成球还未干燥的P型分子筛，将球型分子筛在休眠硝化细菌中滚动一圈，其中分子筛与硝化细菌的质量比为1:2，然后30℃下干燥3h。
选用本实施例1制备的氨氮去除剂作为A组，本实施例1制备工艺中的P型分子筛作为B组，硝化细菌作为C组。
经过A、B、C三组对废水中的氨氮进行处理，A组对氨氮的处理能力达到80％，B组对氨氮的处理能力达到60％，C组对氨氮的处理能力达到了70％。
B组分子筛对氨氮的处理能力弱与A组与C组，但微生物在对氨氮处理中虽然去除率较高但成本费用高，经过本发明制备的氨氮去除剂既可以达到较高的去除率，同时也可以降低成本费用。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种氨氮去除剂，其特征在于，包括P型分子筛和附着在所述P型分子筛上的微生物。
2.根据权利要求1所述的氨氮去除剂，其特征在于，所述P型分子筛是利用粉煤灰、硅藻土、碳酸钠和去离子水通过水热合成法制备而成。
3.根据权利要求1所述的氨氮去除剂，其特征在于，所述微生物为硝化细菌。
4.一种如权利要求1～3任一所述的氨氮去除剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
(1)研磨：采用行星球磨机将粉煤灰和硅藻土进行研磨，过筛，得到不少于325目的过筛物，将过筛物洗涤、在100～110℃下干燥3h、冷却；
(2)原料混合：将步骤(1)中研磨冷却后的粉煤灰和硅藻土，与Na2CO3置于坩埚中混合均匀；
(3)煅烧：将步骤(2)中混合好的固体放于马弗炉中在750～850℃下煅烧1.5～2.5h，取出后自然冷却，进行破碎后用玛瑙研磨过筛，过筛物达到325目，得到煅烧产品；
(4)搅拌陈化：将步骤(3)中煅烧得到的产品溶于去离子水中，搅拌2h后静止4h得到硅铝凝胶液；
(5)晶化：将步骤(4)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于90～110℃恒温干燥箱中保温36～48h；
(6)抽滤洗涤：将步骤(5)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，在100～110℃烘干箱中干燥3h，即得P型分子筛；
(7)分子筛造球：将步骤(6)的分子筛与粘结剂的粉料在转动成型设备中喷洒胶溶剂进行转动成球，从球中筛选出质量为2～3g的球；
(8)球型分子筛与微生物结合：取出步骤(7)刚刚成球还未干燥的P型分子筛，将球型分子筛在休眠硝化细菌中滚动一圈，然后25～30℃下干燥2～3h。
5.根据权利要求4所述的氨氮去除剂制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中粉煤灰和硅藻土的质量比为10～12：6～7。
6.根据权利要求4所述的氨氮去除剂制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中Na2CO3的质量为粉煤灰和硅藻土总质量的40～200％。
7.根据权利要求4所述的氨氮去除剂制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中离子水与煅烧产品液固比为5～8:1。
8.根据权利要求4所述的氨氮去除剂制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中溶胶剂和粉料的质量比为0.5～0.8:1～2。
9.根据权利要求8所述的氨氮去除剂制备方法，其特征在于，所述溶胶剂为硅铝溶胶。
10.根据权利要求4所述的氨氮去除剂制备方法，其特征在于，所述步骤(8)中分子筛与硝化细菌质量比为0.5～1：0.5～1。
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