一种去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，具体为一种能同时去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法。本发明专利技术的吸附剂是利用廉价的天然沸石，通过氯化钠溶液改性后，减少沸石中钙镁含量，提高沸石对氨氮的离子交换能力；再经过沉淀法负载锆，利用锆对磷的特异性吸附能力，提高沸石对磷酸盐的吸附能力。本发明专利技术利用廉价的沸石原料，简单的改性方法，制备了能够同时吸附氨氮和磷酸盐的双功能吸附剂。另外，利用本发明专利技术提供的再生液，能够再生吸附过的改性沸石吸附剂，能有效重复使用，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理
，具体涉及用于去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，大量含有氮和磷的工业废水、生活污水被排入江河湖泊，易造成水体富营养化，使藻类过量繁殖，急剧加速水中溶解氧的消耗，水质恶化，导致鱼类及其他生物大量死亡。常用废水中除磷和氮的方法有化学沉淀法、生物法、化学吸附与离子交换法等。吸附法和离子交换法具有工艺简单、消除效果好、占地面积小等优点，被人们认为是有效的去除氮磷的方法，而吸附剂的设计开发，成为该方法的研究重点。天然沸石是一类含水的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐矿物的总称，晶格空穴中的阳离子使其具有离子交换能力，丰富的孔道结构，使其具有出色的吸附能力。与合成沸石相比，天然沸石廉价易得，但结晶度低，再生性能较差。利用天然沸石的阳离子交换性能来消除氨氮已经受到国内外研究人员的广泛关注，通过盐、高温、碱处理等简单的改性方法，得到了去除氨氮性能较好的改性沸石，但仍存在不能多次再生的缺点。由于磷在水中主要以阴离子形式存在，与带负电荷的沸石骨架之间具有静电排斥作用，因此，天然沸石对磷的吸附效果不佳。研究出一种合适的改性方法，提高天然沸石吸附磷的能力，并能多次再生，将会使天然沸石可以广泛的应用于污水处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能同时去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂及其制备和再生方法。本专利技术提供的能同时去除水中氨氮和磷酸盐的改性沸石吸附剂的制备方法，具体步骤为：（1）将天然沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，清洗、烘干；（2）配制钠离子含量为0.05~2.0mol/L的氯化钠改性剂溶液；（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换2~48h,沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:5~50；（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉；（5）配制锆离子含量为0.01~0.2mol/L的锆改性剂溶液；（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的改性剂溶液混合后，经磁力搅拌0.5~5h后，加入NaOH调节pH值至9~12；（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理10-30min，然后采用80KHz，90W处理10-60min；（8）超声改性后在120℃水热处理24~48h；（9）将步骤（8）得到的混合物冷却静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石，作为吸附剂。本专利技术中，步骤（5）配制锆改性剂溶液使用的锆盐为ZrOCl2·8H2O或ZrO(NO3)2·2H2O。本专利技术中，步骤（1）、步骤（4）所述烘干，温度为90~150℃。本专利技术制备得到的吸附剂，能同时有效地去除水中氨氮以及磷酸盐；并能多次再生，重复使用。本专利技术所述的再生，其方法是：把使用过的改姓沸石与再生液按为1:5~50的重量比例混合，再生时间为30~300min；所述再生液为包含0.01~0.5mol/LNaOH和0.05~2.0mol/LNaCl的混合液。本专利技术的原理为：利用氯化钠改性溶液对沸石进行前处理，通过离子交换去除钙镁等离子，提高沸石吸附氨氮的能力。再经过沉淀法负载锆，利用锆对磷的特异性吸附能力，提高沸石吸附磷酸盐的能力。超声改性和水热处理可以改善天然的结晶度，使之具有更好的稳定性，能多次再生使用，同时废水锆沉淀更加均匀分散在沸石表面，加强沸石表面与锆的作用，提高沸石的吸附能力。超声处理的基本原理是基于液体的空化效应，空化效应的强度直接跟频率有关，频率低时，空化气泡大，空化强度高，作用力强。频率高时产生的空化泡数量多，穿透力强，先后使用两种不同频率和功率的超声处理是改善天然沸石性能的关键点之一。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：利用廉价的天然沸石作为原材料，通过氯化钠以及锆的双重改性后制备得到改性沸石吸附剂，不仅提高了天然沸石吸附氨氮的能力，同时大大提高了沸石吸附磷酸盐的能力，实现了对阳离子氨氮和阴离子磷酸盐的同步吸附功能。另外本专利技术对改性后沸石进行超声和水热处理，显著改善了天然沸石再生使用性能差的问题，提供的再生液能够有效地对吸附后的改性沸石吸附剂进行再生，使得改性沸石能够循环使用，节约成本。具体实施方式下面通过实施例进一步描述本专利技术。实施例1（1）将沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，用去离子水清洗后100℃烘干；（2）配制钠离子含量为1.0mol/L的氯化钠改性剂溶液；（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换24h,沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:20；（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗烘干、碾磨成粉；（5）用ZrOCl2·8H2O配制锆离子含量为0.02mol/L的改性剂溶液；（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的锆改性剂溶液混合后，经磁力搅拌2h后，加入NaOH溶液调节pH值至10；（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理10min，然后采用80KHz，90W处理60min；（8）超声改性后在120℃水热处理24h；（9）将步骤（8）得到的混合物静置沉降后，取出固体用去离子水清洗后，于150℃烘箱烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石吸附剂。将实施例1制得的改性沸石吸附剂应用于的含氨氮和磷酸盐的溶液的吸附消除中，氨氮和磷酸盐的初始浓度均为10mg/L，溶液pH=4，沸石投料量6g/L，吸附效果见表1。实施例2（1）将沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，用去离子水清洗后90℃烘干；（2）配制钠离子含量为0.05mol/L的氯化钠改性剂溶液；（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换48h,沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:5；（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗烘干、碾磨成粉；（5）用ZrO(NO3)2·2H2O配制锆离子含量为0.2mol/L的改性剂溶液；（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的改性剂溶液混合后，经磁力搅拌5h后，加入NaOH溶液调节pH值至12；（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理30min，然后采用80KHz，90W处理10min；（8）超声改性后在120℃水热处理48h；（9）将步骤（8）得到的混合物静置沉降后，取出固体用去离子水清洗后，于120℃烘箱烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石吸附剂。将实施例2制得的改性沸石吸附剂应用于的含氨氮和磷酸盐的溶液的吸附消除中，氨氮和磷酸盐的初始浓度均为10mg/L，溶液pH=4，沸石投料量6g/L，吸附效果见表1。实施例3（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能同步去除水中氨氮和磷酸盐的改性天然沸石吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将天然沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，清洗、烘干；（2）配制钠离子含量为0.05~2.0 mol/L的氯化钠改性剂溶液；（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换2~48h, 沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:5~50；（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉；（5）配制锆离子含量为0.01~0.2 mol/L 的锆改性剂溶液；（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的锆改性剂溶液混合后，经磁力搅拌0.5~5h后，加入NaOH调节pH值至9~12；（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理10‑30min，然后采用80KHz，90W处理10‑60min；（8）超声改性后在120℃水热处理24~48 h；（9）将步骤（8）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉，得到改性的沸石吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种能同步去除水中氨氮和磷酸盐的改性天然沸石吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将天然沸石颗粒筛选并碾磨，粉碎到100~200目，清洗、烘干；
（2）配制钠离子含量为0.05~2.0mol/L的氯化钠改性剂溶液；
（3）将步骤（1）处理后的沸石粉末与步骤（2）配制的改性剂溶液混合后，在磁力搅拌下进行离子交换2~48h,沸石粉末与氯化钠改性剂溶液的重量比为1:5~50；
（4）将步骤（3）得到的混合物静置沉降后，取出固体清洗、烘干、碾磨成粉；
（5）配制锆离子含量为0.01~0.2mol/L的锆改性剂溶液；
（6）将步骤（4）处理后的固体粉末与步骤（5）配制的锆改性剂溶液混合后，经磁力搅拌0.5~5h后，加入NaOH调节pH值至9~12；
（7）将步骤（6）得到的混合物进行超声改性，先采用28KHz，40W处理10-30m...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟，胡佩雷，徐华龙，孙文杰，刘俊池，赵培，秦枫，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31