申请日2015.05.21
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C02F1/28; B01J20/22
摘要
本发明公开了一种处理炼油废水氨氮的方法，属于环保友好型氨氮废水处理领域。本发明通过镁铝铁水滑石制备、磁化、改性、烘干和活化等步骤得到了一种有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料，该材料处理炼油废水中高浓度氨氮，不仅处理效率高，而且无氨气产生和沉淀生成，关键改性的水滑石吸附氨氮后能自行层层脱落，无需再生，脱落后的残留物不含水分，体积小，是一种环保友好型氨氮废水处理材料，最后测定废水出水中氨氮含量为0.2mg/L以下，脱氮效率达到99.99%以上。
权利要求书
1.一种处理炼油废水中高浓度氨氮方法，其特征在于：
(1)镁铝铁水滑石制备：分别称取5.1～10.4g硝酸镁、2.5～6.7g硝酸铝，4.21～2.6g硝酸铁溶解在260～600ml含有3.57～7.2g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8～12h;冷却至室温;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7h，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10～30g有机复合脱氮剂中，搅拌25～50min;所述有机复合脱氮剂为尼古丁、水杨醛、2-丁烯醛三种物质，按质量比计，10%～30%尼古丁、20%～45%水杨醛、25%～70%2-丁烯醛;
(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4～6h，即可;
(6)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4～10cm;所述的胶粘剂按重量份配比为：25份聚乙烯醇、20份羧甲基淀粉、25份石墨烯和30份水玻璃;
(7)将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥10～30min后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度为25～55cm，层间相间空隙高度为30～65cm，让氨氮浓度为1500～8000mg/L的炼油废水流经吸附塔中，流速控制5～10m3/h，停留时间为20～60min;
(8)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，黏稠液开始老化，出现层层脱落;
(9)在炼油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。
说明书
一种处理炼油废水中高浓度氨氮方法
技术领域
本发明公布了一种炼油废水中高浓度氨氮方法，属于污水处理领域。
背景技术
炼油废水主要来自于原油的直接蒸馏、重质油的裂化与蒸馏以及某些馏分的精制等过程中产生的生产废水，其中高浓度氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐，如果长期饮用，水中的亚硝酸盐将和蛋白质结合形成亚硝胺，这是一种强致癌物质，对人体健康极为不利，对微生物的活性有抑制作用。
目前，处理炼油废水中高浓度氨氮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;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。
为了解决上述方法存在的未能解决造成的二次污染问题，提供一种有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料处理农药废水中氨氮的方法，本发明解决了原有技术有机复合脱氮剂结合吹脱法处理高浓度氨氮废水时由于氨气排放导致的二次污染问题。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种处理炼油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5.1～10.4g硝酸镁、2.5～6.7g硝酸铝，4.21～2.6g硝酸铁溶解在260～600ml含有3.57～7.2g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8～12h;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7h，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10～30g有机复合脱氮剂中，搅拌25～50min;
(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4～6h，即可。
所述有机复合脱氮剂为尼古丁、水杨醛、2-丁烯醛三种物质，按质量比计，10%～30%尼古丁、20%～45%水杨醛、25%～70%2-丁烯醛。
一种处理炼油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5:1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4～10cm;
(2)将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥10～30min后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度为25～55cm，层间相间空隙高度为30～65cm，让氨氮浓度为1500～8000mg/L的炼油废水流经吸附塔中，流速控制5～10m3/h，停留时间为20～60min;
(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)在炼油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：15份聚乙烯醇、20份羧甲基淀粉、35份石墨烯和30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)无氨气产生、不会导致环境二次污染;
(2)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吸附材料无需再生;
(3)脱落后残留物无水分、体积小，在外加磁场下可分离，吸附材料无需再生，去除率高、成本低。
具体实施方式
制备方式
首先分别称取5.1～10.4g硝酸镁、2.5～6.7g硝酸铝，4.2～12.6g硝酸铁溶解在260～600ml含有3.5～7.2g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8～12h后冷却之室温，接着用乙醇和去离子水清洗一遍后在60℃下干燥8h，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7h，置于马弗炉中后在温度为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10～30g有机复合脱氮剂中，搅拌25～50min后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℃～900℃下煅烧4～6h，所述有机复合脱氮剂为尼古丁、水杨醛、2-丁烯醛三种物质，按质量比计，10%～30%尼古丁、20%～45%水杨醛、25%～70%2-丁烯醛。
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5:1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4～10cm，再将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥10～30min后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度为25～55cm，层间相间空隙高度为30～65cm，让氨氮浓度为1500～8000mg/L的炼油废水流经吸附塔中，流速控制5～10m3/h，停留时间为20～60min，接着将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，最后在炼油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：25份聚乙烯醇、20份羧甲基淀粉、25份石墨烯和30份水玻璃。
实例1
首先分别称取5.1g硝酸镁、2.5g硝酸铝，4.2g硝酸铁溶解在260ml含有3.52g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8.5h后冷却之室温，接着用乙醇和去离子水清洗一遍后在60℃下干燥8h，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7h，置于马弗炉中后在温度为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10g有机复合脱氮剂中，其中包含1g尼古丁、2g水杨醛、7g2-丁烯醛三种物质搅拌33min后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870℃下煅烧4.6h，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5:1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4cm，再将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥30min后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度为25cm，层间相间空隙高度为30cm，让氨氮浓度为1500mg/L的炼油废水流经吸附塔中，流速控制5m3/h，停留时间为20min，接着将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，最后在炼油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0.2mg/L，脱氮效率达到99.99%以上。
实例2
首先分别称取10.4g硝酸镁、6.7g硝酸铝，12.6g硝酸铁溶解在600ml含有7.2g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10.4h后冷却之室温，接着用乙醇和去离子水清洗一遍后在60℃下干燥8h，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7h，置于马弗炉中后在温度为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6g碳酸氢盐、9g水杨醛、5g2-丁烯醛，搅拌40min后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5h，所述有机复合脱氮剂为所述有机复合脱氮剂为尼古丁、水杨醛、2-丁烯醛三种物质，按质量比计，30%尼古丁、45%水杨醛、25%2-丁烯醛，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10cm，再将喷过黏稠液的塑料片在通风状态下干燥30min后，竖直叠加置于吸附塔中，叠加层高度为55cm，层间相间空隙高度为65cm，让氨氮浓度为8000mg/L的炼油废水流经吸附塔中，流速控制10m3/h，停留时间为60min，接着将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，最后在炼油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最后测定废水出水中氨氮含量为0.2mg/L，脱氮效率达到99.99%以上。
实例3
首先分别称取7.0g硝酸镁、5.8g硝酸铝，8.7g硝酸铁溶解在520ml含有5.5g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11h后冷却之室温，接着用乙醇和去离子水清洗一遍后在60℃下干燥8h，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7h，置于马弗炉中后在温度为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30g有机复合脱氮剂中，其中包含7.5g尼古丁、12g水杨醛、10.5g2-丁烯醛搅拌50min后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809℃下煅烧5.3h，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，再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35cm，层间相间空隙高度为45cm，让氨氮浓度为7000mg/L的炼油废水流经吸附塔中，流速控制8m3/h，停留时间为35min，接着将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，最后在炼油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最后测定废水出水中氨氮含量为0.2mg/L，脱氮效率达到99.99%以上。