申请日2015.05.25
公开(公告)日2015.09.16
IPC分类号C02F1/28; C02F1/58; C02F101/16; B01J20/30; B01J20/28; B01J20/22
摘要
本发明公开了一种处理味精废水氨氮的方法，属于污水处理领域。本发明涉及一种处理农药废水中高浓度氨氮方法，属于污水处理领域。本发明将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比1：5配成黏稠液，将其凃于吸附棒表层，在通风状态下干燥后置于吸附塔中，农药废水渗透液流经，吸附废水中高浓度氨氮，且饱和后能老化吸附材料表层，在外加磁场和水流冲刷作用下，层层脱落，最后测定废水中氨氮含量。本发明实现吸附材料的改性，无需再生，最终使排出废水中的氨氮浓度在0.8mg/L以下，去除率达99.99%以上，而且不会对环境造成二次污染。
权利要求书
1.一种处理味精废水中高浓度氨氮方法，其特征在于有机复合脱氮剂改性镁铝铁 水滑石磁性纳米吸附材料制备步骤为：
(1)镁铝铁水滑石制备：分别称取4.7～11.6g硝酸镁、3.2～7.8g硝酸铝，4.8～ 15.6g硝酸铁溶解在3505～00ml含有4.0～8.4g尿素的无水乙醇溶液中;室温 下搅拌1h;倒入水热反应釜中加热至140℃，反应12～16h;冷却之室温;用乙 醇和去离子水清洗三遍后在60℃下干燥8h，得到纳米镁铝铁水滑石;
(2)磁化：将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和 饱和氢氧化钾溶液浸泡6h，置于马弗炉中，在温度为105℃下烘干，靠近磁场 磁化;
(3)改性：;将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入15～40g有机 复合脱氮剂中，搅拌15～45min;
(4)烘干：将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3篇，在氮气保护 条件下烘干;
(5)活化：在温度为800℃～900℃下煅烧4～6h，即可。
2.根据权利要求1所述一种处理味精废水中高浓度氨氮方法，其特征在于：所述 有机复合脱氮剂为二胺甲苯、苹果酸、环丙基甲酸乙酯三种物质，按质量比计， 15%～20%二胺甲苯、20%～70%苹果酸、10%～65%环丙基甲酸乙酯。
3.一种处理味精废水中高浓度氨氮方法，其特征在于具体应用方法为：
(1)将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘 剂按质量比4:1配成黏稠液，将黏稠液用喷枪均匀喷于聚四氟乙烯塑料片表层， 每层塑料片厚度为7～15cm;
(2)将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥5～20min后，竖直叠加置于吸附 塔中，叠加层高度为18～45cm，层间相间空隙高度为24～70cm，让氨氮浓度为 3000～10000mg/L的化工废水流经吸附塔中，流速控制12～25m3/h，停留时间为 35～48min;
(3)有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料吸附氨氮，随着吸附 不断趋于饱和，粘稠液开始老化，出现层层脱落;
(4)在化工味精水流的冲刷作用下，老化的纳米吸附材料表层掉入塔底，并在 外加磁场作用下进行分离。
4.根据权利要求3所述的一种处理化工废水中高浓度氨氮的方法，其特征在于： 所述的胶粘剂按重量份配比为：42份聚乙烯醇、18份羧甲基淀粉、20份石墨烯 和20份水玻璃。
说明书
一种处理味精废水中高浓度氨氮方法
技术领域
本发明公布了一种处理味精废水中高浓度氨氮方法，属于污水处理领域。
背景技术
味精废水主要源于提取味精后的发酵废液或离子交换尾液、生产过程中各 种设备的洗涤废水及各种消毒废水等，外观呈褐色，废水中的氨氮浓度达 10000mg/L左右，其中发酵废液的COD更是高达60-80g/L，对环境存在巨大的威 胁，其中亚硝胺是一种强致癌物质，对人体健康极为不利。
由于味精废水氨氮成分复杂，致使传统的脱氮效果不佳，目前比较实用的 方法有折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法与汽提法等，如传统的蒸氮 法采用水蒸汽作为加热剂，使循环环水液面上氨气的平衡蒸气压大于热载体中氨 氮的分压，从而达到脱氮的目的，该方法简单、脱氮过程稳定，但成本高，尤其 对空气造成二次污染。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前有机复合脱氮剂结合吹脱法在高浓 度氨氮废水处理过程存在氨气排放，造成环境二次污染问题，提供了一种有机复 合脱氮剂改性镁铝铁水滑石纳米磁性吸附材料，吸附废水中高浓度氨氮，且饱和 后能老化吸附材料表层，在外加磁场和水流冲刷作用下，实现吸附材料的更新， 无需再生。
为了解决上述的问题，本发明所采用的技术方案是：一种处理味精废水 中高浓度氨氮方法，其特征在于有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附 材料制备步骤为：
(1)镁铝铁水滑石制备：分别称取4.7～11.6g硝酸镁、3.2～7.8g硝酸铝，4.8～ 15.6g硝酸铁溶解在350～500ml含有4.0～8.4g尿素的无水乙醇溶液中;室温下 搅拌1h;倒入水热反应釜中加热至140℃，反应12～16h;冷却之室温;用乙醇 和去离子水清洗三遍后在60℃下干燥8h，得到纳米镁铝铁水滑石;
(2)磁化：将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和 饱和氢氧化钾溶液浸泡6h，置于马弗炉中，在温度为105℃下烘干，靠近磁场 磁化;
(3)改性：;将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入15～40g有机 复合脱氮剂中，搅拌15～45min;
(4)烘干：将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3篇，在氮气保护 条件下烘干;
(5)活化：在温度为800℃～900℃下煅烧4～6h，即可。
所述有机复合脱氮剂为二胺甲苯、苹果酸、环丙基甲酸乙酯三种物质， 按质量比计，15%～20%二胺甲苯、20%～70%苹果酸、10%～65%环丙基甲酸 乙酯。
一种处理味精废水中高浓度氨氮方法，其特征在于具体应用方法为：
(1)将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘 剂按质量比4:1配成黏稠液，将黏稠液用喷枪均匀喷于聚四氟乙烯塑料片表层， 每层塑料片厚度为7～15cm;
(2)将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥5～20min后，竖直叠加置于吸附 塔中，叠加层高度为18～45cm，层间相间空隙高度为24～70cm，让氨氮浓度为 3000～10000mg/L的味精废水流经吸附塔中，流速控制12～25m3/h，停留时间为 35～48min;
(3)有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料吸附氨氮，随着吸附 不断趋于饱和，粘稠液开始老化，出现层层脱落;
(4)在味精废水水流的冲刷作用下，老化的纳米吸附材料表层掉入塔底，并在 外加磁场作用下进行分离。
所述的胶粘剂按重量份配比为：42份聚乙烯醇、18份羧甲基淀粉、20份 石墨烯和20份水玻璃。
本发明的原理是：镁铝铁水滑石材料具有比表面积大，属于介孔材料物质， 经有机复合脱氮剂改性后对废水中氨氮具有吸附性能，更重要的是，有机复合脱 氮剂的加入，能够使得吸附材料吸附氨氮达到饱和后能自行层层脱落，实现吸附 材料表面的更新，重新吸附废水中的高浓度氨氮，而脱落后的残留物在水流冲刷 和外加磁场作用分离。
本发明的有益效果是：
(1)不会产生氨气进入大气也无沉淀生成、不会导致环境二次污染;
(2)改性的水滑石吸附氨氮后能自行层层脱落，无需再生;
(3)氨氮去除率高，最终最后测定废水出水中氨氮含量为0.02mgL以下，去除率 达99.99%以上。
具体实施方式
制备方式
首先分别称取4.7～11.6g硝酸镁、3.2～7.8g硝酸铝，4.8～15.6g硝酸铁溶解 在350～500ml含有4.0～8.4g尿素的无水乙醇溶液中;室温下搅拌1h;倒入水 热反应釜中加热至140℃，反应12～16h;冷却之室温;用乙醇和去离子水清洗 三遍后在60℃下干燥8h，得到纳米镁铝铁水滑石，将上述制备的纳米镁铝铁水 滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡6h，置于马弗炉 中，在温度为105℃下烘干，靠近磁场磁化，将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米 镁铝铁水滑石材料浸入15～40g有机复合脱氮剂中，搅拌15～45min，将改性后 的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3篇，在氮气保护条件下烘干，在温度 为800℃～900℃下煅烧4～6h，所述有机复合脱氮剂为二胺甲苯、苹果酸、 环丙基甲酸乙酯三种物质，按质量比计，15%～20%二胺甲苯、20%～70%苹果 酸、10%～65%环丙基甲酸乙酯，将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑 石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比4:1配成黏稠液，将黏稠液用喷枪均匀喷 于聚四氟乙烯塑料片表层，每层塑料片厚度为7～15cm，将喷过黏稠液的塑料片 在通风状态下干燥5～20min后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度为18～ 45cm，层间相间空隙高度为24～70cm，让氨氮浓度为3000～10000mg/L的味精 废水流经吸附塔中，流速控制12～25m3/h，停留时间为35～48min，有机复合脱 氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料吸附氨氮，随着吸附不断趋于饱和，粘 稠液开始老化，出现层层脱落，在味精废水水流的冲刷作用下，老化的纳米吸附 材料表层掉入塔底，并在外加磁场作用下进行分离，所述的胶粘剂按重量份配比 为：42份聚乙烯醇、18份羧甲基淀粉、20份石墨烯和20份水玻璃。
应用方法
首先将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘 剂按质量比4:1配成黏稠液，将黏稠液用喷枪均匀喷于聚四氟乙烯塑料片表层， 每层塑料片厚度为7～15cm，将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥5～20min 后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度为18～45cm，层间相间空隙高度为24～ 70cm，让氨氮浓度为3000～10000mg/L的味精废水流经吸附塔中，流速控制12～ 25m3/h，停留时间为35～48min，有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸 附材料吸附氨氮，随着吸附不断趋于饱和，粘稠液开始老化，出现层层脱落，在 味精废水水流的冲刷作用下，老化的纳米吸附材料表层掉入塔底，并在外加磁场 作用下进行分离，所述的胶粘剂按重量份配比为：42份聚乙烯醇、18份羧甲基 淀粉、20份石墨烯和20份水玻璃。
实例1
首先分别称取4.7g硝酸镁、3.2g硝酸铝，4.8g硝酸铁溶解在350ml含有4.0g 尿素的无水乙醇溶液中，室温下搅拌1h，倒入水热反应釜中加热至140℃，反应 12h，冷却之室温，再用乙醇和去离子水清洗三遍后在60℃下干燥8h，得到纳米 镁铝铁水滑石，将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐 酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡6h后置于马弗炉中，在温度为105℃下烘干，接着 靠近磁场磁化，再将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入15g 有机复合脱氮剂中，其中包2.25g含二胺甲苯、3g苹果酸、9.75g环丙基甲酸乙 酯，搅拌15min，再将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3篇，在 氮气保护条件下烘干后在温度为800℃下煅烧4h，将制备得到的有机复合脱氮 剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比4:1配成黏稠液，将黏 稠液用喷枪均匀喷于聚四氟乙烯塑料片表层，每层塑料片厚度为7cm，将喷过黏 稠液的塑料片在通风状态下干燥5min后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度 为18cm，层间相间空隙高度为24cm，让氨氮浓度为3000mg/L的味精废水流经吸 附塔中，流速控制12m3/h，停留时间为35min，有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑 石磁性纳米吸附材料吸附氨氮，随着吸附不断趋于饱和，粘稠液开始老化，出现 层层脱落，在味精废水水流的冲刷作用下，老化的纳米吸附材料表层掉入塔底， 并在外加磁场作用下进行分离，最后测定废水出水中氨氮含量为0.02mg/l以 下，去除率达99.99%以上。
实例2
首先分别称取11.6g硝酸镁、7.8g硝酸铝，15.6g硝酸铁溶解在500ml含有8.4g 尿素的无水乙醇溶液中，室温下搅拌1h，倒入水热反应釜中加热至140℃，反应 16h，冷却之室温，再用乙醇和去离子水清洗三遍后在60℃下干燥8h，得到纳米 镁铝铁水滑石，将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐 酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡6h后置于马弗炉中，在温度为105℃下烘干，接着 靠近磁场磁化，再将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入20g 有机复合脱氮剂中，其中包含4g二胺甲苯、4g苹果酸、12g环丙基甲酸乙酯， 搅拌45min，再将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3篇，在氮气 保护条件下烘干后在温度为900℃下煅烧6h，将制备得到的有机复合脱氮剂改 性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比4:1配成黏稠液，将黏稠液 用喷枪均匀喷于聚四氟乙烯塑料片表层，每层塑料片厚度为8cm，将喷过黏稠液 的塑料片在通风状态下干燥20min后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度为 45cm，层间相间空隙高度为70cm，让氨氮浓度为10000mg/L的味精废水流经吸 附塔中，流速控制25m3/h，停留时间为48min，有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑 石磁性纳米吸附材料吸附氨氮，随着吸附不断趋于饱和，粘稠液开始老化，出现 层层脱落，在味精废水水流的冲刷作用下，老化的纳米吸附材料表层掉入塔底， 并在外加磁场作用下进行分离，最后测定废水出水中氨氮含量为0.02mg/L以下， 去除率达99.99%以上。
实例3
首先分别称取10.5g硝酸镁、6.7g硝酸铝，15.4g硝酸铁溶解在450ml含有7.5g 尿素的无水乙醇溶液中，室温下搅拌1h，倒入水热反应釜中加热至140℃，反应 13.5h，冷却之室温，再用乙醇和去离子水清洗三遍后在60℃下干燥8h，得到纳 米镁铝铁水滑石，将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓 盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡6h后置于马弗炉中，在温度为105℃下烘干，接 着靠近磁场磁化，再将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入40g 有机复合脱氮剂中，其中包含6.8g二胺甲苯、16.8g苹果酸、16.4g环丙基甲酸 乙酯，搅拌27min，再将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3篇， 在氮气保护条件下烘干后在温度为860℃下煅烧4.3.h，将制备得到的有机复 合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比4:1配成黏稠 液，将黏稠液用喷枪均匀喷于聚四氟乙烯塑料片表层，每层塑料片厚度为7～ 15cm，将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥5～20min后，竖直叠加置于吸 附塔中，叠加层高度为18～45cm，层间相间空隙高度为24～70cm，让氨氮浓度 为3000～10000mg/L的味精废水流经吸附塔中，流速控制12～25m3/h，停留时 间为35～48min，有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料吸附氨 氮，随着吸附不断趋于饱和，粘稠液开始老化，出现层层脱落，在味精废水水流 的冲刷作用下，老化的纳米吸附材料表层掉入塔底，并在外加磁场作用下进行分 离，最后测定废水出水中氨氮含量为0.02mg/l以下，去除率达99.99%以上。
