申请日2012.05.22
公开(公告)日2012.09.19
IPC分类号C02F1/52; C01C1/02
摘要
从含氨氮废水中制备氨气的方法，制备步骤如下：向含氮废水中投加正磷酸盐以及镁盐，并用碱液调节pH值，抽滤得到沉淀;用纯水洗涤沉淀物，干燥放冷;用碱液将上步所得沉淀物调成浆糊状;将上步所得浆糊状沉淀物置于含有导气管的密闭容器中加热;用干燥剂干燥加热所产生气体，用集气瓶收集干燥后的气体，制得氨气。本发明拓宽了磷酸铵镁沉淀法回收氮磷产物的资源化途径，实现资源的循环利用，保证了经济社会的可持续发展。
权利要求书
1.从含氨氮废水中制备氨气的方法，其特征在于制备步骤如下：
A、向含氮废水中投加正磷酸盐以及镁盐，并用碱液调节pH值7.5-12.0，反应30min-180min，抽滤得到沉淀;所述投加正磷酸盐及镁盐用量为使得废水中氮磷摩尔配比为0.9-1.4，镁磷摩尔配比为0.8-1.2;
B、用纯水洗涤沉淀物3~5次，风干或者置于40℃以下烘箱中干燥48小时，放冷;
C、用3%wt~20%wt的碱液将上步所得沉淀物调成浆糊状，其中，所加碱液中OH-和沉淀产物中NH4+化学摩尔比为0.8~1.5;
D、将上步所得浆糊状沉淀物置于含有导气管的密闭容器中，在不低于90℃下加热;
E、用干燥剂干燥加热所产生气体，用集气瓶收集干燥后的气体，制得氨气。
2.根据权利要求1所述从含氨氮废水中制备氨气的方法，其特征在于所述正磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸镁或磷酸氢镁;所述镁盐为氯化镁或氢氧化镁。
3.根据权利要求1所述从含氨氮废水中制备氨气的方法，其特征在于步骤A和C中所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
4.根据权利要求1所述从含氨氮废水中制备氨气的方法，其特征在于步骤E中所用干燥剂为变色硅胶或者碱石灰。
说明书
从含氨氮废水中制备氨气的方法
技术领域
本发明属于含氮废水处理和资源化利用技术领域，尤其涉及从含氮废水中制备氨气的方 法。
背景技术
由于人类经济活动，排放大量的氮磷进入水体，使水体富营养化，发生水华、赤潮现象， 对水环境及国民经济造成巨大损失;而氮素又是一种资源，工业和农业用量极大，因此从废 水中回收氮素并资源化是实现可持续发展的有效途径。
自1939年在消化污泥上清液的管道中发现了磷酸氨镁晶体以来，利用磷酸铵镁沉淀法回 收废水中氮磷便得到了广泛的研究。近年来，很多学者对回收后的磷酸氨镁资源化作了大量 研究，主要集中在缓释肥效、循环处理氮磷废水等方面。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一种从含氮废水中制备氨气的方法，拓宽了磷酸铵镁沉淀 法回收氮磷产物的资源化途径，实现资源的循环利用，保证了经济社会的可持续发展。
技术方案：
从含氨氮废水中制备氨气的方法，制备步骤如下：A、向含氮废水中投加正磷酸盐以及 镁盐，并用碱液调节pH值7.5-12.0，反应30min-180min，抽滤得到沉淀;所述投加正磷酸及 镁盐用量为使得废水中氮磷摩尔配比为0.9-1.4，镁磷摩尔配比为0.8-1.2;若原废水中含有磷 酸盐或者镁盐，可适当减少投加量至最佳摩尔配比;B、用纯水洗涤沉淀物3~5次，风干或 者置于40℃以下烘箱中干燥48小时，放冷;C、用3%wt~20%wt的碱液将上步所得沉淀物调 成浆糊状，其中，所加碱液中OH-和沉淀产物中NH4+化学摩尔比为0.8~1.5;D、将上步所得 浆糊状沉淀物置于含有导气管的密闭容器中，在不低于90℃下加热;E、用干燥剂干燥加热 所产生气体，用集气瓶收集干燥后的气体，制得氨气。
所述正磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸镁或磷酸氢 镁;所述镁盐为氯化镁或氢氧化镁。
步骤A和C中所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
步骤E中所用干燥剂为变色硅胶或者碱石灰。
各摩尔比中如无特别说明，氮指代NH4+、磷指代PO43-、镁指代Mg2+。
磷酸铵镁分子式为MgNH4PO4·6H2O，其中氮镁磷摩尔比为1∶1∶1，但在偏离磷酸铵镁 (MAP)晶体形成最佳pH值或者有其他干扰离子(如钙离子、碳酸根离子等)存在时，容 易形成其他杂质，如磷酸镁、磷酸钙、氢氧化镁、羟磷酸钙、磷酸氢钙等，在形成磷酸铵镁 沉淀的反应体系中，反应方程式如下：
Mg2++NH4++PO43-→MgNH4PO4·6H2O
根据热解温度不同，热解产物也不尽相同，热解反应方程式如下：
MgNH4PO4·6H2O→MgAPO4+NH3+H2O(其中A代表Na、K等)(1)
MgNH4PO4·6H2O→Mg3(PO4)2+NH3+H2O(2)
MgNH4PO4·6H2O→Mg2P2O7+NH3+H2O(3)
然后将将氨气干燥制得氨气。
有益效果：磷酸铵镁沉淀法回收氨氮废水中氨气，工艺简单可行，条件容易控制;本发 明拓宽了磷酸铵镁沉淀法回收氮磷产物的资源化途径，实现资源的循环利用，保证了经济社 会的可持续发展。
具体实施方式
实施例1：
用氯化铵配置模拟含氨氮400mg/L的废水，磷酸二氢钠和氯化镁分别作为磷源及镁源， 氮磷摩尔比为1.4，镁磷摩尔比为1，用氢氧化钠调节pH值为9.5，在转速300转/分的转速 下反应1小时，静置倒掉上清液，用纯水洗涤沉淀3次，然后用真空泵抽滤得沉淀，置于干 燥皿中于40摄氏度烘箱中干燥48小时，然后转移至干燥器中冷却，重复以上步骤至产生大 量磷酸铵镁(MAP)沉淀。称取10gMAP于100mL梨型瓶中，然后称取1.6g氢氧化钠溶于 10mL纯水中，将配置的氢氧化钠溶液倒入梨型瓶中，在150℃下热解3小时后，用90度抽 气接头导气，用变色硅胶干燥气体，集气瓶收集生成的氨气。
实施例2：
用氯化铵配置模拟含氨氮126.5mg/L的废水，磷酸氢二钾和氯化镁分别作为磷源及镁源， 氮磷摩尔比为1.2，镁磷摩尔比为1.2，用氢氧化钠调节pH值为9.0，在转速250转/分的转速 下反应1小时，静置倒掉上清液，用纯水洗涤沉淀4次，然后用真空泵抽滤得沉淀，风干， 重复以上步骤至产生大量MAP沉淀。称取10gMAP于100mL梨型瓶中，然后称取1.5g氢氧 化钾溶于10mL纯水中，将配置的氢氧化钠溶液倒入梨型瓶中，在270℃下热解3小时后，用 90度抽气接头导气，用碱石灰干燥气体，用集气瓶收集生成的氨气。
实施例3：
用磷酸二氢钠配置模拟含磷80mg/L的废水，氯化铵和氯化镁分别作为氮源及镁源，氮 磷摩尔比为0.9，镁磷摩尔比为0.8，用氢氧化钠调节pH值为9.5，在转速300转/分的转速下 反应1.5小时，静置倒掉上清液，用纯水洗涤沉淀5次，然后用真空泵抽滤得沉淀，风干， 重复以上步骤至产生大量MAP沉淀。称取10gMAP于100mL梨型瓶中，然后称取1.5g氢氧 化钠溶于10mL纯水中，将配置的氢氧化钠溶液倒入梨型瓶中，在120℃下热解4小时后，用 90度抽气接头导气，碱石灰干燥气体，集气瓶收集生成的氨气。
实施例4：
取实际养殖废水，含磷90mg/L，含氮700mg/L，用氯化镁调节镁磷摩尔比为1，用氢氧 化钠调节pH值为9.5，在转速300转/分的转速下反应3小时，静置倒掉上清液，用纯水洗涤 沉淀5次，然后用真空泵抽滤得沉淀，置于干燥皿中于40摄氏度烘箱中干燥48小时，重复 以上步骤至产生大量MAP沉淀。称取10gMAP于100mL梨型瓶中，然后称取1.5g氢氧化钠 溶于10mL纯水中，将配置的氢氧化钠溶液倒入梨型瓶中，在270℃下热解3小时后，用90 度抽气接头导气，碱石灰干燥气体，集气瓶收集生成的氨气。
上述具体实施方式不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变换 的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。
