申请日2013.10.30
公开(公告)日2018.04.20
IPC分类号C02F1/28; C02F1/30; B01J20/12; B01J20/34; C02F101/16; C02F103/16
摘要
本发明属于工业废水处理技术领域，公开了一种去除电镀废水中氨氮的方法，包括以下步骤(1)调节原料含氨氮的电镀废水的pH值至4～6，使得氨氮主要以NH4+的形式存在;(2)预处理后的电镀废水在微波辐射下恒温恒速通过改性膨润土颗粒床层;(3)使用稀酸对吸附饱和的改性膨润土颗粒床层进行再生。本发采用改性膨润土作为吸附剂，相较于传统的活性炭、沸石吸附剂，具有更大的容量和更好的选择性;采用微波辐射，可以促进吸附过程，并且对水质没有严格要求;采用再生手段，可以使得膨润土完全恢复吸附能力，并且再生液中氨氮浓度高，可回收利用，避免了二次污染。
权利要求书
1.一种去除电镀废水中氨氮的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、调节原料含氨氮的电镀废水的pH值至4～6，使得氨氮主要以NH4+形式存在;
(2)、预处理后的电镀废水在微波辐射下恒温恒速通过改性膨润土颗粒床层;所述改性膨润土颗粒与废水中氨氮的质量比为5～50:1;所述微波辐射电镀废水的时间为5～10min;废水流过改性膨润土颗粒床层的温度为50～100℃;所述改性膨润土颗粒床层由改性膨润土颗粒置于圆形柱内制成的;所述改性膨润土颗粒由改性膨润土加入致孔剂和胶黏剂制成，其具体制备方法为：改性膨润土悬浮液中加入致孔剂和胶黏剂，搅拌12～24小时，过滤得到滤饼，去离子水清洗滤饼，于50～100℃烘干，送入600～1000℃马弗炉内高温煅烧，固体混合粉末高温团聚，冷却，用筛网筛选8～15目的固体颗粒即得改性膨润土颗粒;
(3)、使用稀酸对吸附饱和后的改性膨润土颗粒床层进行再生。
2.根据权利要求1所述的去除电镀废水中氨氮的方法，其特征在于在步骤(2)中，所述改性膨润土颗粒与废水中氨氮的质量比为5～20:1;所述微波辐射电镀废水的时间为5～8min;废水流过改性膨润土颗粒床层的温度为60～80℃。
3.根据权利要求1所述的去除电镀废水中氨氮的方法，其特征在于所述致孔剂为煤粉、石油焦、核桃壳，聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种组合;
所述胶黏剂为淀粉，明胶，纤维素，环氧树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、聚醋酸乙烯胶黏剂中的一种或几种组合;
所述改性膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土、铝柱撑膨润土、铁柱撑膨润土中的一种或者几种组合。
4.根据权利要求3所述的去除电镀废水中氨氮的方法，其特征在于所述钠基膨润土或钙基膨润土由天然膨润土制得，其具体制备方法为：在快速搅拌下，将天然膨润土缓慢加入质量分数为5～10%的硝酸钠或硝酸钙水溶液，于50～80℃下继续搅拌12～24小时;其中所述天然膨润土和所述硝酸钠或硝酸钙水溶液的质量体积比为1～3:10g/mL;
所述铝柱撑膨润土或铁柱撑膨润土由钠基膨润土制得，具体制备方法为：将0.5～2mol/L NaOH水溶液在搅拌的状态下滴入0.5～2mol/L硝酸铝或硝酸亚铁水溶液中，控制OH-/Al3+或OH-/Fe3+的摩尔比在2～4，得到的铝柱化剂或铁柱化剂老化3～5天，边搅拌边缓慢地将钠基膨润土加入到上述柱化剂中，静置12～24小时。
5.根据权利要求4所述的去除电镀废水中氨氮的方法，其特征在于在制备钠基膨润土颗粒或钙基膨润土颗粒时：所述致孔剂的用量为所述天然膨润土质量的10～30%，所述胶黏剂的用量为所述天然膨润土质量的1～5%;
在制备铝柱撑膨润土颗粒或铁柱撑膨润土颗粒时：所述致孔剂的用量为所述钠基膨润土质量的10～30%，所述胶黏剂的用量为所述钠基膨润土质量的1～5%。
6.根据权利要求5所述的去除电镀废水中氨氮的方法，其特征在于在制备钠基膨润土颗粒或钙基膨润土颗粒时：所述致孔剂的用量为所述天然膨润土质量的20～30%，所述胶黏剂的用量为所述天然膨润土质量的3～5%;
在制备铝柱撑膨润土颗粒或铁柱撑膨润土颗粒时：所述致孔剂的用量为所述钠基膨润土质量的20～30%，所述胶黏剂的用量为所述钠基膨润土质量的3～5%。
7.根据权利要求1所述的去除电镀废水中氨氮的方法，其特征在于在步骤(3)中，所述稀酸为质量分数5～15%的稀盐酸，所述稀酸的体积为所述改性膨润土颗粒床层体积的2～5倍。
8.根据权利要求1所述的去除电镀废水中氨氮的方法，其特征在于在步骤(3)中，所述稀酸的体积为所述改性膨润土颗粒床层体积的2～3.5倍。
说明书
一种去除电镀废水中氨氮的方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种去除电镀废水中氨氮的方法。
背景技术
氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮。废水中的氨氮是引起水体富营养化和环境污染的主要物质之一，可引起水中藻类及其他微生物的繁殖，水中溶解氧的下降，增加循环水杀菌处理的用氯量等系列问题。多种电镀的电镀工艺都会添加氨水、氯化铵等化学药品，从而产生大量高浓度的氨氮废水。目前，有关电镀废水处理的设计规范、教科书及期刊上对电镀废水中氨氮去除方面可供参考的资料和工程实例均较少。伴随着《电镀污染物排放标准》GB21900-2008新标准对企业废水总排放口总氮指标提出的新要求(总氮≤30mg/L)，如何更高效去除电镀废水中氨氮的污染物成为研究热点。
目前，氨氮废水的处理技术众多，主要可分为三类：物理法、化学法和生物法。其中物理法有蒸馏法、空气吹脱法、液膜法、土壤灌溉法等;化学法主要有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、催化湿式氧化法等。生物法主要有生物硝化和反硝化，短程硝化和反硝化，同时硝化和反硝化等。尽管氨氮去除方法很多，有时也采用多种技术联合处理，但是还没有一种方法能高效、经济、稳定地处理氨氮废水，同时又不会产生二次污染。为了应对越来越严格的环保要求，新型的氨氮处理材料和处理技术都在不断开发。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供了一种去除电镀废水中氨氮的方法，利用改性膨润土在微波辐射下快速、便捷的去除电镀废水中的氨氮，同时能够再生改性膨润土、回收氨氮，避免了二次污染的问题。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种去除电镀废水中氨氮的方法，包括以下步骤：
(1)、调节原料含氨氮的电镀废水的pH值至4～6，使得氨氮主要以NH4+的形式存在;
(2)、预处理后的电镀废水在微波辐射下恒温恒速通过改性膨润土颗粒床层;
(3)、使用稀酸对吸附饱和的改性膨润土颗粒床层进行再生。
在步骤(2)中，所述改性膨润土与废水中氨氮的质量比为5～50:1，优选5～20:1。
在步骤(2)中，所述废水的微波辐射时间为5～10min，优选为5～8min。
在步骤(2)中，废水流过改性膨润土颗粒床层的温度为50～100℃，优选为60～80℃。
在步骤(2)中，所述改性膨润土颗粒床层是由改性膨润土颗粒置于圆形柱内制成的，所述圆形柱的柱体材料为玻璃钢、陶瓷或玻璃。
所述改性膨润土颗粒由改性膨润土加入致孔剂和胶黏剂制成，其具体制备方法为：改性膨润土悬浮液中加入致孔剂和胶黏剂，搅拌12～24小时，过滤得到滤饼，去离子水清洗滤饼，于50～100℃烘干，送入600～1000℃马弗炉内高温煅烧，固体混合粉末高温团聚，冷却，用筛网筛选8～15目的固体颗粒即为改性膨润土颗粒。
所述致孔剂为煤粉、石油焦、核桃壳，聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种组合。
所述胶黏剂为淀粉，明胶，纤维素，环氧树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、聚醋酸乙烯胶黏剂中的一种或几种组合。
所述改性膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土、铝柱撑膨润土、铁柱撑膨润土中的一种或者几种组合。
所述钠基膨润土或钙基膨润土由天然膨润土制得，其具体制备方法为：在快速搅拌下，将天然膨润土加入质量分数为5～10%的硝酸钠或硝酸钙水溶液，于50～80℃下继续搅拌12～24小时，其中所述天然膨润土和所述硝酸钠或硝酸钙水溶液的质量体积比为1～3:10g/mL。
所述铝柱撑膨润土或铁柱撑膨润土由钠基膨润土制得，其具体制备方法为：将0.5～2mol/LNaOH水溶液在搅拌的状态下滴入0.5～2mol/L硝酸铝或硝酸亚铁水溶液中，控制OH-/Al3+或OH-/Fe3+的摩尔比在2～4，得到的铝柱化剂或铁柱化剂老化3～5天，边搅拌边缓慢地将钠基膨润土加入到上述柱化剂中，静置12～24小时。
在制备钠基膨润土颗粒或钙基膨润土颗粒时：所述致孔剂的用量为所述天然膨润土质量的10～30%，优选为20～30%;所述胶黏剂的用量为所述天然膨润土质量的1～5%，优选为3～5%。
在制备铝柱撑膨润土颗粒或铁柱撑膨润土颗粒时：所述致孔剂的用量为所述钠基膨润土质量的10～30%，优选为20～30%;所述胶黏剂的用量为所述钠基膨润土质量的1～5%，优选为3～5%。
在步骤(3)中，所述稀酸为质量分数5～15%的稀盐酸，所述稀酸的体积为所述改性膨润土颗粒床层体积的2～5倍，优选为所述改性膨润土颗粒床层体积的2～3.5倍。
在步骤(3)中，得到的再生液，调节pH值至10以上，回收得到氨水或进一步得到氨气。
本发明的创新点在于：
1、提出膨润土颗粒简便制备方法，无需挤压造粒，直接通过粉末高温团聚成粒;
2、提出微波辅助膨润土吸附过程，并获得优化的辐射时间与辐射功率;
3、提出改性膨润土颗粒用于氨氮去除的吸附与再生工艺过程。
和现有技术相比，本发明的优点在于：
1、采用吸附工艺，流程相较传统技术更为简化，并且避免了二次污染的问题;
2、采用改性膨润土作为吸附剂，相较于传统的活性炭、沸石吸附剂，具有更大的容量和更好的选择性;
3、采用微波辐射，可以促进吸附过程，并且对水质没有严格要求;
4、采用再生手段，可以使得膨润土完全恢复吸附能力，并且再生液中氨氮浓度高，稍作处理即可回收利用，达到资源化利用目的;
5、本发明出水中氨氮的指标完全达到电镀污染物排放标准(GB21900-2008)，解决了目前电镀废水处理工程中总氮不能达标的难题。