申请日2015.05.27
公开(公告)日2015.09.30
IPC分类号C02F1/28; C02F101/16; B01J20/30; B01J20/22
摘要
本发明涉及一种处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的方法，属于废水处理领域。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，凃于吸附棒表层，干燥后将其置于吸附塔中，让垃圾渗滤液流经吸附塔，直至吸附棒表面的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层，在垃圾渗滤液水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落，最后测定废水中氨氮含量。本发明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，吸附材料无需再生，同时去除氨氮浓度低于1mg/L，去除率高达99.99%以上，操作简便。
权利要求书
1.一种处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的方法，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4.1～9.8g硝酸镁、3.8～10.0g硝酸铝，4.8～ 17.6g硝酸铁溶解在300～400ml含有5.0～8.6g尿素的无水乙醇溶液中，室温下 搅拌1h后，倒入水热反应釜中加热至140℃，反应12～14h;冷却至室温;用 乙醇和去离子水清洗二遍后在60℃下干燥6h，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8h，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到10～50g 的有机复合脱氮剂中，搅拌30～60min;
(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遍，在氮气保 护条件下烘干;
(5)活化：在温度为800℃～900℃下煅烧5～7h，即可。
2.根据权利要求1所述一种处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的方法，其特征在于： 所述有机复合脱氮剂由聚氯乙烯、乙酸、乙二醇三种物质组成，以质量比计， 15%～45%的聚氯乙烯，20%～30%的乙酸，40%～60%的乙二醇。
3.一种处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的方法，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5:1配成黏稠液，将黏稠液凃于塑料片表层，涂层厚度为3～6㎝， 将涂过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥10～20min，所述的胶粘剂以重量份数 计为35份3,3,4,4-二苯甲酮四酸二酐、45份3,5-二氨基苯甲酸和20份二甲基甲 酰胺;
(2)将涂过黏稠液的塑料片置于吸附塔中，每层安装高度为10～50㎝，空隙高 度为50～100㎝，让氨氮浓度为4000～8000mg/L的垃圾渗滤液流经吸附塔，流 速控制5～15m3/h，吸附塔内停留时间40～60min，直到塑料片表面的有机复合 脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂 老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层;
(3)在垃圾渗滤液水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱 落;
(4)最后测定废水出水中氨氮含量。
说明书
一种处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的方法
技术领域
本发明公开了一种处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的方法，属于废水处理 领域。
背景技术
垃圾渗滤液是指在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作 用，同时在降水和地下水的渗流作用下产生了一种高浓度的有机或无机成份的液 体，它具有氨氮含量高的特点，其中氨氮浓度随填满时间的延长而升高，最高可 达到8000mg/L。氨氮的大量排放，不仅造成了水环境的污染、水体富营养化及 水体发生赤潮等现象，而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物 的繁殖而形成生物垢，堵塞管道和用水设备，影响热交换。
目前，处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的方法主要有吹脱法、沸石脱氨法、 膜分离技术等，但存在低温时氨氮去除率不高，必须考虑沸石的再生问题和 在反硝化过程中会产生N2O等新的大气污染的问题。比如公开号为 CN102060399A，名称为“有机复合脱氮剂处理高浓度氨氮废水的除氨氮装置”， 该专利通过添加有机复合脱氮剂去除废水中高浓度氨氮，虽然本发明设备简单， 运行操作简便，对于高浓度氨氮废水的脱氮效率达到99.99%以上，但是本发明 是与吹脱法相结合，会导致氨气进入大气而引起二次污染。
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中存在氨气排放，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。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
(1)镁铝铁水滑石制备：分别称取4.1～9.8g硝酸镁、3.8～10.0g硝酸铝，4.8～ 17.6g硝酸铁溶解在300～400ml含有5.0～8.6g尿素的无水乙醇溶液中，室温下 搅拌1h后，倒入水热反应釜中加热至140℃，反应12～14h;冷却至室温，用 乙醇和去离子水清洗二遍后在60℃下干燥6h，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8h，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到10～50g 有机复合脱氮剂中，搅拌30～60min;
(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遍，在氮气保 护条件下烘干;
(5)活化：在温度为800℃～900℃下煅烧5～7h，即可。
所述有机复合脱氮剂由聚氯乙烯、乙酸、乙二醇三种物质组成，以质量 比计，15%～40%的聚氯乙烯，20%～30%的乙酸，40%～60%的乙二醇。
一种处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的具体应用方法为：
(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5:1配成黏稠液，将黏稠液凃于塑料片表层，涂层厚度为3～6㎝， 将涂过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥10～20min，所述的胶粘剂以重量份数 计为35份3,3,4,4-二苯甲酮四酸二酐、45份3,5-二氨基苯甲酸和20份二甲基甲 酰胺;
(2)将涂过黏稠液的塑料片置于吸附塔中，每层安装高度为10～50㎝，空隙高 度为50～100㎝，让氨氮浓度为4000～8000mg/L的垃圾渗滤液流经吸附塔，流 速控制5～15m3/h，吸附塔内停留时间40～60min，直到塑料片表面的有机复合 脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂 老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层;
(3)在垃圾渗滤液水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱 落;
(4)最后测定废水出水中氨氮含量。
本发明的原理：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)无氨气产生，不会导致环境二次污染;
(2)制备得到的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，吸附材料无需再生，操作简单。
具体实施方式
首先分别称取4.1～9.8g硝酸镁、3.8～10.0g硝酸铝，4.8～17.6g硝酸铁 溶解在300～400ml含有5.0～8.6g尿素的无水乙醇溶液中，室温下搅拌1h后， 倒入水热反应釜中加热至140℃，反应12～14h，冷却至室温，用乙醇和去离 子水清洗二遍后在60℃下干燥6h，得到纳米镁铝铁水滑石，再将上述制备的 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 8h，置于马弗炉中，在温度为105℃下烘干，靠近磁场磁化，接着将经酸洗、 碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入到10～50g有机复合脱氮剂中，其中 其包含15%～45%的聚氯乙烯，20%～30%的乙酸，40%～60%的乙二醇。搅拌 30～60min，将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保 护条件下烘干，在温度为800℃～900℃下煅烧5～7h，即可得到有机复合脱 氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料，将其与胶粘剂按质量比5:1配成黏稠 液，将黏稠液凃于吸附棒表层，涂层厚度为3～6㎝，将涂过黏稠液的塑料片在 通风状态下干燥10～20min;将涂过黏稠液的塑料片置于吸附塔中，每层安装高 度为10～50㎝，空隙高度为50～100㎝，让氨氮浓度为4000～8000mg/L的垃 圾渗滤液流经吸附塔，流速控制5～15m3/h，吸附塔内停留时间40～60min，直 到塑料片表面的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附 达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层;在垃圾渗滤液 水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落;最后测定废水出 水中氨氮含量。
实例1
首先分别称取6.0g硝酸镁、4.8g硝酸铝，15.6g硝酸铁溶解在350ml含有7.0g 尿素的无水乙醇溶液中，在室温下搅拌1h后倒入水热反应釜中加热至140℃， 反应12h，冷却至室温，用乙醇和去离子水清洗二遍后在60℃下干燥6h，得 到纳米镁铝铁水滑石，再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8h，置于马弗炉中，在温度为105℃ 下烘干，靠近磁场磁化，接着将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料 浸入到10g的有机复合脱氮剂中，其中有1.5g聚氯乙烯，4.0g乙酸，4.5g乙二 醇，搅拌40min，再将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在 氮气保护条件下烘干，在温度为800℃下煅烧6h，即可得到有机复合脱氮剂改 性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料，将其与胶粘剂按质量比5:1配成黏稠液，将 黏稠液凃于塑料片表层，涂层厚度为6㎝，将涂过黏稠液的塑料片在通风状态下 干燥15min;将涂过黏稠液的塑料片置于吸附塔中，每层吸附棒安装高度为45 ㎝，空隙高度为50㎝，让氨氮浓度为5000mg/L的垃圾渗滤液流经吸附塔，流 速控制10m3/h，吸附塔内停留时间60min，直到塑料片表面的有机复合脱氮剂 改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁 铝铁水滑石磁性纳米材料表层;在垃圾渗滤液水流的冲刷和外加磁场作用下，老 化的吸附材料表层层层脱落;最后测定废水出水中氨氮中含量为0.4mg/L以下， 去除率达到99.99%以上。
实例2
首先分别称取5.0g硝酸镁、5.2g硝酸铝，13.6g硝酸铁溶解在400ml含有6.4g 尿素的无水乙醇溶液中，在室温下搅拌1h后倒入水热反应釜中加热至140℃， 反应12h，冷却至室温，用乙醇和去离子水清洗二遍后在60℃下干燥6h，得 到纳米镁铝铁水滑石，再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8h，置于马弗炉中，在温度为105℃ 下烘干，靠近磁场磁化，接着将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料 浸入到20g有机复合脱氮剂中，其中其包含3.0g聚氯乙烯，6.0g乙酸，11.0g乙 二醇，搅拌40min，再将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍， 在氮气保护条件下烘干，在温度为800℃下煅烧6h，即可得到有机复合脱氮剂 改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料，将其与胶粘剂按质量比5:1配成黏稠液， 将黏稠液凃于塑料片表层，涂层厚度为6㎝，将涂过黏稠液的塑料片在通风状态 下干燥15min;将涂过黏稠液的塑料片置于吸附塔中，每层安装高度为45㎝， 空隙高度为50㎝，让氨氮浓度为6000mg/L的垃圾渗滤液流经吸附塔，流速控 制10m3/h，吸附塔内停留时间60min，直到塑料片表面的有机复合脱氮剂改性 镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁 水滑石磁性纳米材料表层;在垃圾渗滤液水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的 吸附材料表层层层脱落;最后测定废水出水中氨氮含量为0.5mg/L以下，去除率 达到99.99%以上。
实例3
首先分别称取7.1g硝酸镁、4.8g硝酸铝，15.6g硝酸铁溶解在350ml含有6.4g 尿素的无水乙醇溶液中，在室温下搅拌1h后倒入水热反应釜中加热至140℃， 反应12h，冷却至室温，用乙醇和去离子水清洗二遍后在60℃下干燥6h，得 到纳米镁铝铁水滑石，再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8h，置于马弗炉中，在温度为105℃ 下烘干，靠近磁场磁化，接着将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料 浸入到30g有机复合脱氮剂中，其中其包含4.5g聚氯乙烯，6g乙酸，19.5g乙二 醇，搅拌40min，再将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在 氮气保护条件下烘干，在温度为800℃下煅烧6h，即可得到有机复合脱氮剂改 性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料，将其与胶粘剂按质量比5:1配成黏稠液，将 黏稠液凃于塑料片表层，涂层厚度为6㎝，将涂过黏稠液的塑料片在通风状态下 干燥15min;将涂过黏稠液的塑料片置于吸附塔中，每层安装高度为45㎝，空 隙高度为50㎝，让氨氮浓度为7500mg/L的垃圾渗滤液流经吸附塔，流速控制 10m3/h，吸附塔内停留时间60min，直到塑料片表面的有机复合脱氮剂改性镁铝 铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑 石磁性纳米材料表层;在垃圾渗滤液水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附 材料表层层层脱落;最后测定废水出水中氨氮含量为0.75mg/L以下，去除率达 到99.99%以上。