一種利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)固體廢棄物資源再生利用領(lǐng)域，涉及一種利用氨堿廠堿渣資源回收利用的方法，特別是一種利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氨堿法生產(chǎn)純堿排放廢液廢渣量約9?11立方米/噸堿，其中固含量300?600公斤，大量的廢渣液常年堆積，既占去大量土地，又污染環(huán)境，由于廢渣(堿渣)水份含量大，化學(xué)品味波動(dòng)大，不僅給當(dāng)?shù)貛順O大的安全隱患，而且給它的綜合利用造成不少困難，世界各國(guó)對(duì)堿渣的綜合治理進(jìn)行了大量研究工作，但付之工業(yè)實(shí)施還未能如愿，本國(guó)對(duì)堿渣的研究工作取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。
[0003]目前，堿渣的綜合利用主要包括兩方面，(I)用于建筑工程領(lǐng)域，如生產(chǎn)水泥、工程土、凝膠材料；(2)應(yīng)用到工業(yè)行業(yè)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に嚵鞒?，可以制得土壤改良劑或化肥，煙氣脫硫劑，橡膠填料等。應(yīng)用到環(huán)境方面的較少，特別是污水處理方面的。
[0004]由于人類長(zhǎng)期、頻繁的生產(chǎn)活動(dòng)和生活活動(dòng)，生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)污水中的氮越來越多，污水排入自然水體中，最終將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。目前除氮主要有沉淀法、生物法、吸附法等。其中吸附法以工藝簡(jiǎn)單、操作方便、處理效果好而備受關(guān)注。吸附法中吸附劑的選擇是關(guān)鍵。氧化鋁、氧化硅因?yàn)榫哂休^大的比表面和較多的吸附位點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但其缺點(diǎn)是原材料價(jià)格高，提高了處理成本。鋼渣、粉煤灰等廉價(jià)的吸附劑，雖然處理效果好，但是成分復(fù)雜，有害離子帶入水中，造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要是針對(duì)越來越嚴(yán)重的氮污染，為了實(shí)現(xiàn)固廢的回收利用，堿渣場(chǎng)堿渣作為吸附劑來吸附去除污水中氮的方法。本方法與現(xiàn)有方法相比無二次污染的問題，吸附完的堿渣可以作為酸性土壤改良劑或化肥原料而被再次利用，且本方法符合以廢治廢的環(huán)保理念。
[0006]為解決本發(fā)明提出的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法，包括如下步驟:
(1)將堿渣破碎、水洗、干燥、研磨得到堿渣粉；
(2)將堿渣粉與十二烷基磺酸鈉溶液攪拌混合、離心分離、水洗、干燥后研磨過篩獲得吸附劑；
(3)吸附劑與含氮污水充分反應(yīng)；
(4)固液分離，得到反應(yīng)出水。
[0007]其中，步驟(I)中，所述堿渣為氨堿法生產(chǎn)純堿后的廢渣，所述堿渣干燥溫度為60 ?100。。。
[0008]步驟(2)中，所述十二烷基磺酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為1%_5%，堿渣粉與十二烷基磺酸鈉溶液按照5g/mL的比例混合，所述的攪拌混合溫度在溫度20?60°C下，攪拌混合轉(zhuǎn)速為150?200r/min,攬樣混合時(shí)間為6?12h,研磨至100?150目過篩。
[0009]步驟(3)中，吸附劑按照20?40g/L的比例投加到含氮污水中，反應(yīng)溫度在20?60°C下，充分反應(yīng)時(shí)間為5?60min，其中，含氮污水中氮濃度為l_6mol/L。
[0010]步驟(4)中，固液分離采用離心分離。
[0011]本發(fā)明的原理在于:據(jù)表征結(jié)果，堿渣與表面活性劑反應(yīng)后，具有較大的比表面積，表面裸露的鈣、鎂、鋁吸附位點(diǎn)較多；堿渣中的其他活性成分如氧化鋁、氧化鐵也能吸附污水中的氮化物，從而實(shí)現(xiàn)吸附效果。堿渣的沉降性能好，吸附之后，可以很好地分離。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì):依照本發(fā)明，堿渣無需復(fù)雜的加工處理，經(jīng)過簡(jiǎn)單的破碎水洗研磨混合后，即可對(duì)污水中的氮化物有較好的去除作用。本發(fā)明利用氨堿廠堿渣，不僅達(dá)到以廢治廢的目的，而且吸附氮化物之后，作為一種氮資源再次利用。本發(fā)明為氨堿廠堿渣的綜合利用開辟了新的途徑，開拓了堿渣的潛在環(huán)保價(jià)值，符合以廢治廢的環(huán)保理念，具有廣泛的實(shí)際意義。
【附圖說明】
[0013]圖1是實(shí)施例1中吸附時(shí)間與氮去除率的關(guān)系圖。
[0014]圖2是實(shí)施例1中吸附劑投加量與氮去除率的關(guān)系圖。
[0015]圖3是實(shí)施例1中吸附溫度與氮去除率的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:
為了確定堿渣污水中氮的最佳吸附條件，先用模擬污水進(jìn)行一系列影響因素的吸附試驗(yàn)。用NaNO3溶液模擬污水，將吸附材料與模擬污水混合，轉(zhuǎn)移到錐形瓶中充分反應(yīng)。反應(yīng)后取上清液，測(cè)定氮的濃度，對(duì)比吸附前后的氮濃度，即可得知吸附材料對(duì)污水的去除率。
[0017]各影響因素的實(shí)驗(yàn)方法如下:
吸附時(shí)間:固定吸附材料投入量，測(cè)定不同吸附時(shí)間對(duì)氮的吸附情況，確定飽和吸附時(shí)間。
[0018]吸附材料投入量:固定吸附時(shí)間，測(cè)定不同吸附材料投加量對(duì)氮的吸附情況，確定最佳吸附材料投加量。
[0019]吸附溫度:固定吸附時(shí)間、吸附材料投加量，測(cè)定不同吸附溫度氮的吸附情況，確定最佳吸附溫度。
[0020]I吸附材料的準(zhǔn)備與溶液的配制
堿渣破碎，水洗后在80°C下干燥，研磨獲得堿渣粉，堿渣粉與lwt%的十二烷基磺酸鈉溶液按照5g/mL的比例混合,在溫度40°C下,控制轉(zhuǎn)速200r/min攪拌混合6h,得到的衆(zhòng)液經(jīng)離心機(jī)分離出固體，對(duì)其洗滌并干燥研磨至100目篩，獲得吸附劑備用。用NaNO3溶液配制(氮濃度為lmol/L的溶液。
[0021]2不同影響因素對(duì)氮去除率的影響 (O吸附時(shí)間對(duì)氮去除率的影響
分別取5份10mL的含氮廢水(氮濃度為I mol/L)，加入錐形瓶中，然后分別加入2g吸附劑，吸附時(shí)間分別為5min、10min、20min、30min、lh反應(yīng)后過濾,測(cè)定濾液中氮濃度。圖1發(fā)現(xiàn)隨著吸附時(shí)間的增加，吸附率不斷增加，當(dāng)吸附20min時(shí)，去除率達(dá)到95%，當(dāng)吸附30min時(shí)，吸附達(dá)到平衡，去除率達(dá)到98%。
[0022](2)吸附材料投加量對(duì)氮去除率的影響
分別取6份10mL含氮的模擬污水(氮濃度為I mol/L)，加入錐形瓶中，然后分別加入吸附劑，吸附劑分別為0.lg、0.5g、l.0g、2g、3g、4g吸附時(shí)間為30min，反應(yīng)后過濾，測(cè)定濾液中氮濃度。圖2發(fā)現(xiàn)隨著吸附量的增加，吸附率不斷增加，當(dāng)吸附劑重量為2g時(shí)，去除率達(dá)到95%，當(dāng)吸附劑重量為4g時(shí)，吸附達(dá)到平衡，去除率達(dá)到99%。
[0023](3)吸附溫度對(duì)氮去除率的影響
分別取3份10mL的含氮廢水(氮濃度為I mol/L)，加入錐形瓶中，然后分別加入4g吸附劑，反應(yīng)溫度分別為20°C ,40°C, 60°C反應(yīng)后過濾，測(cè)定濾液中氮濃度。圖3發(fā)現(xiàn)隨著吸附溫度的升高，吸附率不斷增加，但增幅不大，控制吸附溫度30°C，去除率達(dá)到95%。
[0024]實(shí)施例2:
(I)堿渣破碎，水洗后在80°C下干燥，研磨獲得堿渣粉，堿渣粉與3wt%的十二烷基磺酸鈉溶液按照5g/mL的比例混合,在溫度40°C下,控制轉(zhuǎn)速200r/min混合攪拌6h,得到的衆(zhòng)液經(jīng)離心機(jī)分離出固體，對(duì)其洗滌并干燥研磨至100目過篩，獲得吸附劑備用。
[0025](2)將吸附劑按30g/L加入到10ml的含氮污水(氮濃度為3mol/L)中，充分混合反應(yīng)后，混合液經(jīng)過濾后測(cè)定氮含量，污水中氮的去除率達(dá)到95%。
[0026]實(shí)施例3:
(I)堿渣破碎，水洗后在80°C下干燥，研磨獲得堿渣粉，堿渣粉與5wt%的十二烷基磺酸鈉溶液混合，在溫度40°C下，控制轉(zhuǎn)速200r/min混合攪拌6h，得到的漿液經(jīng)離心機(jī)分離出固體，對(duì)其洗滌并干燥研磨至100目過篩，獲得吸附劑備用。
[0027](2)將吸附劑按40g/L加入到10ml的含氮污水(氮濃度為6mol/L)中，充分混合反應(yīng)后，混合液經(jīng)過濾后測(cè)定氮含量，污水中氮的去除率達(dá)到96%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法，其特征在于，包括如下步驟: 將堿渣破碎、水洗、干燥、研磨得到堿渣粉； 將堿渣粉與十二烷基磺酸鈉溶液攪拌混合、離心分離、水洗、干燥后研磨過篩獲得吸附劑； 吸附劑與含氮污水充分反應(yīng)； 固液分離，得到反應(yīng)出水。2.如權(quán)利要求1所述的利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法，其特征在于，步驟(I)中，所述堿密為氨堿法生產(chǎn)純堿后的廢密，所述堿密干燥溫度為60?100°C。3.如權(quán)利要求1所述的利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述十二烷基磺酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為1%_5%，堿渣粉與十二烷基磺酸鈉溶液按照5g/mL的比例混合,所述的攪拌混合溫度在溫度20?60°C下,攪拌混合轉(zhuǎn)速為150?200r/min,攪拌混合時(shí)間為6?12h,研磨至100?150目過篩。4.如權(quán)利要求1所述的利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法，其特征在于，步驟(3)中，吸附劑按照20?40g/L的比例投加到含氮污水中，反應(yīng)溫度在20?60°C下，充分反應(yīng)時(shí)間為5?60min,其中,含氮污水中氮濃度為l_6mol/L。5.如權(quán)利要求1所述的利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法，其特征在于，步驟(4)中，固液分離采用離心分離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用改性堿渣吸附處理污水中氮的方法。將堿渣破碎，水洗后在60～100℃干燥，研磨后獲得堿渣粉備用；將堿渣粉與1%-5%十二烷基磺酸鈉溶液按照5g/mL的比例混合，在溫度20～60℃下，控制轉(zhuǎn)速150～200r/min轉(zhuǎn)動(dòng)6～12h，得到的漿液經(jīng)離心機(jī)分離出固體，對(duì)其洗滌并干燥研磨至100～150目篩，獲得吸附劑備用；吸附劑按照20～40g/L的比例投加到污水中，控制反應(yīng)溫度在20～60℃，充分反應(yīng)5～60min，即完成氮的吸附過程，最佳條件下的吸附去除率可達(dá)95%以上。本方法不僅可以解決現(xiàn)有污水處理費(fèi)用高、周期長(zhǎng)、操作穩(wěn)定性差等問題，而且可以利用堿廠堿渣，達(dá)到以廢治廢的效果。
【IPC分類】C02F1/28, C02F1/58, B01J20/22, B01J20/30
【公開號(hào)】CN105585063
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410567045
【發(fā)明人】白秀玲, 惠建斌
【申請(qǐng)人】連云港中科博創(chuàng)科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2014年10月22日