申请日2005.03.31
公开(公告)日2006.10.04
IPC分类号C02F1/58; C02F1/28
摘要
一种降低工业废水溶液中氨氮、氨氮和硅含量的方法，包括：将含氨氮工业废水溶液与一种摩尔比组成为：rNa2O∶Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O的凝胶接触，所述凝胶是将一种含硅、碱金属离子的溶液与至少一种含铝盐反应成胶并过滤的方法得到，所述凝胶的摩尔比组成为：rNa2O∶Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O，其中r=0.01-2、x=3-11、y=0.01-3、z=100-500，X为选自成酸氧化物或元素中的一种或几种。采用本发明提供方法在降低工业废水中氨氮含量的同时，可回收并降低含硅工业废水的硅含量。
权利要求书
1、一种降低含氨氮工业废水溶液中氨氮含量的方法，包括：将含氨氮工 业废水溶液与一种摩尔比组成为：rNa2O∶Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O的凝胶接触， 其中r=0.01-2、x=3-11、y=0.01-3、z=0-500，X为选自成酸氧化物或元素 中的一种或几种。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凝胶各组分的摩尔比 组成为：rNa2O∶Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O，其中r=0.05-1.5、x=7-10、y=0.05- 2.5、z=100-400，X为选自SO3、NO2、Cl中的一种或几种。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凝胶的用量和接触条 件使最终含氨氮工业废水 溶液中的氨氮含量降至小于30μg/g。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述凝胶的用量和接触条 件使最终含氨氮工业废水溶液中的氨氮含量降至小于15μg/g。
5、一种降低工业废水溶液中氨氮、硅含量的组合方法，包括以下步骤： (1)将所述含硅、碱金属离子的溶液与至少一种含铝盐反应成胶、过滤，得 到凝胶;(2)将含氨氮工业废水溶液与步骤(1)得到的凝胶接触，其中，所 述凝胶的摩尔比组成为：rNa2O∶Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O，其中r=0.01-2、x= 3-11、y=0.01-3、z=100-500，X为选自成酸氧化物或元素中的一种或几 种。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述凝胶的摩尔比组成 为：rNa2O∶Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O，其中r=0.05-1.5、x=7-10、y=0.05- 2.5、z=200-400，X为选自SO3、NO2、Cl中的一种或几种。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含铝盐选自硫酸铝、 硝酸铝和氯化铝中的一种或几种
8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤(1)在成胶之 后和过滤之前还包括一个老化的步骤，其中的老化条温度为20-95℃，时间为 0.5-2小时。
9、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含氨氮工业废水溶液 的量和接触条件使最终含氨氮工业废水溶液中的氨氮含量降至小于30μg/g。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述含氨氮工业废水溶液 的量和接触条件使最终含氨氮工业废水溶液中的氨氮含量降至小于15μg/g。
说明书
一种降低工业废水溶液中氨氮、氨氮和硅含量的方法
技术领域
本发明涉及一种工业废水溶液的净化方法，更具体地说涉及一种含氨氮工 业废水溶液的净化方法。
背景技术
氨氮是一种来源广泛的重要环境污染物质，排入水体后易加剧水体富营养 化而引起赤潮的发生，对生态系统产生重要影响。所以尽量减少工业废水中氨 氮的排放是一项重要的环保内容。
采用吸附分离法的方法，可降低和脱除工业废水中氨氮含量。如 JP52065767公开了一种通过将含氨氮的液体与一种非晶态的硅酸铝接触，脱除 液体中氨氮的方法。其中，所述硅酸铝的组成为xAl2O3.ySiO2.zH2O，这里的 x、y>0;z≥0。
CN 1485281A公开了一种利用13X分子筛处理氨氮废水的方法，方法的步 骤为：(1)用13X分子筛将废水中的铵离子除去，具体操作为：根据实际废 水的浓度，即处理废水的量计算出分子筛的用量，然后将分子筛投入到废水 中，在常温中搅拌、静置、过滤，滤液为晶化水，直接排放，滤渣为吸附了废 水中氨氮的13X分子筛，待处理;(2)用质量浓度为20%NaCl溶液洗脱13X 分子筛所吸附的氨氮，具体操作为：用质量为质量浓度为20%NaCl溶液与被 处理废水的体积比为1∶10，采用多次少量的方式洗涤滤渣10-15分钟，得到 氯化铵的浓缩液滤液及洗脱吸附氨氮后的分子筛，再生后的分子筛在105℃下 烘干，供循环使用。
可见，无论是非晶态的硅酸铝还是13X分子筛均可作为吸附剂用于含氨氮 的废水处理。但上述吸附剂存在的普遍缺点是吸附容量低，在用于含氨氮废水 处理时的再生周期短、费用高。
此外，对于诸如裂化催化剂厂排放的工业废水，包括：一是沸石分子筛合 成后产生的大量含硅、碱性钠等组成复杂的母液;一是沸石分子筛铵交换、和 洗涤和产生的大量含氨氮的废水。采用现有吸附分离法，同样难以同时对上述 两种废水溶液进行处理。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺点，提供一种新的采用吸附方法降 低含氨氮工业废水溶液中氨氮含量的方法。
该方法包括：将含氨氮工业废水溶液与一种摩尔比组成为：rNa2O∶ Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O的凝胶接触，其中r=0.01-2、x=3-11、y=0.01-3、z= 0-500，X为选自成酸氧化物或元素中的一种或几种。
本发明的另一个目的是提供一种降低工业废水溶液中氨氮、硅含量的组合 方法。
该方法包括以下步骤：(1)将所述含硅、碱金属离子的溶液与至少一种 含铝盐反应成胶、过滤，得到凝胶;(2)将含氨氮工业废水溶液与步骤(1) 得到的凝胶接触，其中，所述凝胶的摩尔比组成为：rNa2O∶Al2O3∶ xSiO2∶yX∶zH2O，其中r=0.01-2、x=3-11、y=0.01-3、z=100-500，X为选自 成酸氧化物或元素中的一种或几种。
本发明提供方法所采用吸附剂的吸附容量高，可使脱除工业废水中氨氮的 效率明显提高。例如，采用本发明提供方法处理一种氨氮含量为1000μg/g的 废水溶液，当氨氮含量将至为30μg/g时，每100克吸附剂可处理11升废水 溶液;而采用无定形氧化硅-氧化铝为吸附剂处理该溶液时，当氨氮含量将至 为30μg/g时，每100克吸附剂仅可处理6升废水溶液。
此外，本发明方法所采用的吸附剂可以通过将含铝化合物与合成沸石分子 筛母液反应的方法制备。采用本发明方法可实现对诸如裂化催化剂厂排放的包 括：一是沸石分子筛合成后产生的大量含硅、碱性钠等组成复杂的母液;一是 沸石分子筛铵交换、和洗涤和产生的大量含氨氮的工业废水的同步处理。
具体实施方式
按照本发明提供的方法，其中所述凝胶的摩尔比组成优选为：rNa2O∶ Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O，其中r=0.05-1.5、x=7-10、y=0.05-2.5、z=100- 400，X为选自SO3、NO2、Cl中的一种或几种。
所述凝胶可以是由一种含硅、碱金属离子的溶液与至少一种含铝盐反应成 胶、过滤得到。所述含硅、碱金属离子的溶液，优选源自合成沸石分子筛的母 液。
所述含硅、碱金属离子的溶液与所述含铝化合物反应成胶、过滤，可采用 任意一种现有方法进行。例如，US4164551公开的NaY分子筛合成过程回收母 液中硅的方法。
所述含铝盐选自硫酸铝、偏铝酸钠、硝酸铝、三氯化铝中的一种或几种。 视不同情况，这些含铝盐可直接与所述含硅、碱金属离子的溶液混合，也可以 是将所述铝盐配制成水溶液使用。优选的含铝盐的用量、反应成胶、过滤的条 件使最终得到的凝胶的摩尔比组成为：rNa2O∶Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O，其中X为 成酸氧化物和/或元素，r=0.001-2、x=3-11、y=0.05-5、z=0-500。更为优 选使最终得到的凝胶的摩尔比组成为：rNa2O∶Al2O3∶xSiO2∶yX∶zH2O，其中X为 选自SO3、NO2、Cl中的一种或几种，r=0.05-1.5、x=7-10、y=0.1-2.5、z= 100-400。
在凝胶的合成过程中，优选在成胶后和过滤前包括一个老化的步骤。所述 的老化条件为合成无定形氧化硅-氧化铝的常规条件，例如，老化温度为20-95 ℃，时间为0.5-2小时。
按照本发明提供的方法，所述凝胶的用量、接触条件和工业废水处理量， 优选使最终含氨氮工业废水溶液中的氨氮含量降至小于30μg/g，进一步优选 使最终含氨氮工业废水溶液中的氨氮含量降至小于15μg/g。
按照本发明提供的方法，将所述含氨氮的工业废水溶液与所述凝胶接触采 用惯用的方法进行。例如，通过将所述废水溶液与所述凝胶共同打浆、过滤的 方法;或将所述废水溶液通过一个由所述凝胶构成的吸附床吸附的方法。在采 用所述打浆方法进行时，可根据所述废水溶液中氨氮的含量、凝胶的氨吸附容 量及排放标准来确定所述废水和凝胶的量;在采用由凝胶构成的吸附床吸附的 方法进行时，可通过在线对吸附液中氨氮的含量检测，以确定吸附剂凝胶的置 换周期或所述废水溶液的处理量。优选的操作条件应使最终含氨氮工业废水溶 液中的氨氮含量降至小于30μg/g。进一步优选使最终含氨氮工业废水溶液中 的氨氮含量降至小于15μg/g。
按照本发明提供的方法，其中吸附有氨氮的凝胶可经再生后重复使用，也 将其作为一种原料，如合成沸石分子筛的原料回收使用。
本发明提供的方法，适用于以降低工业废水中氨氮含量的污水处理过程， 特别适用于对诸如裂化催化剂厂排放的包括：一是沸石分子筛合成后产生的大 量含硅、碱性钠等组成复杂的母液;一是沸石分子筛铵交换、和洗涤和产生的 大量含氨氮的工业废水的同步处理。
