一种利用生物吸附脱除水体中低浓度氨氮的方法技术

本发明专利技术具体涉及一种利用生物吸附脱除水体中低浓度氨氮的方法；包括以下步骤：首先制备生物质吸附剂材料；然后将金属离子负载在生物质吸附剂材料上；再将该吸附材料投放到含有氨氮成分的废水或水体中，将水介质中的氨分子固定到该负载了金属离子的生物质吸附颗粒材料上，从而实现水体中氨氮成分的吸附脱除净化；吸附上来的氨氮分子则可以用稀酸解吸、浓缩、回收，吸附剂材料可以重复多次使用；本发明专利技术方法操作简便、容易实施、没有二次污染，所用各种原辅材料低廉易得、规模可大可小，既可以抛洒到大流域的水体中使用，也可以设计成专门的反应器中使用，以其高效经济、适应性强等特点而成为治理低浓度氨氮水介质的非常有应用前景的先进技术。

【技术实现步骤摘要】
一种利用生物吸附脱除水体中低浓度氨氮的方法
本专利技术涉及水处理方法，具体涉及一种利用生物吸附脱除水体中低浓度氨氮的方法。
技术介绍
由于生活废水、工业废水的无节制排放及化肥的大量使用，使得自然水体中的氨氮含量普遍偏高。氨氮超标，会导致水体的富营养化问题(如引发水草、藻类及微生物大量繁殖而严重消耗水体中的溶解氧)，直接影响到自然生态环境的良性发展。氨对鱼类的致死浓度为0.2～2mg/L，养殖户对水体富营养化问题非常头疼。国家对氨氮的排放制定了非常严格的控制标准，各相关企业也对氨氮废水的处理采取了各种适宜的方法。一般而言，对超高浓度的氨氮废水(＞10g/L)，可以采用蒸发结晶法回收铵盐；对于较高浓度的氨氮废水(＞1g/L)，则可以采用空气吹脱法、MAP沉淀法、膜分离法、折点加氯氧化法处理；而低浓度的氨氮废水(＜500mg/L)的处理则有离子交换法、生物脱氮法处理。对于高浓度氨氮废水，处理技术较为成熟，而对于低浓度的氨氮废水或水体净化，才是氨氮脱除技术开发的难点和挑战。对于低浓度氨氮废水的处理，离子交换法工艺简单、操作方便、投资较低，但是树脂或沸石用量大、再生难、费用较高，而生物脱氮法则工艺成熟，但是流程长、反应器大、占地大、常需外加碳源、能耗大、耗时长，因此，迫切需要开发更经济、更快捷、更方便地处理低浓度氨氮的新技术。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种经济、高效、简单、方便、没有二次污染的利用生物吸附脱除水体中低浓度氨氮的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种利用生物吸附脱除水体中低浓度氨氮的方法，包括以下步骤：a、以含有羧基、巯基、氨基或酚羟基活性功能团的生物质原料或者废弃生物质为原料，制备生物质吸附剂材料；b、将步骤a制备的生物质吸附剂材料加入到pH值范围为1-14且含有各种金属离子的水溶液中，进行金属离子的吸附富集；所述生物质吸附剂材料的添加量为每升待处理的低浓度氨氮水溶液中添加0.1-50克；搅拌5-1200分钟，得到富集有金属离子的生物质吸附剂粉末；c、将步骤b所得的生物质吸附剂粉末经过净水反复洗涤2-3次后，在室温或者60℃的热风箱中烘至其水分含量为10-80％时，将烘干物进一步研磨、筛分和分级，收集粒度在200目以下颗粒即可作为负载金属离子的复合生物吸附材料备用；d、取待处理的含有低浓度氨氮成分的水溶液，先调节其pH值为6-11之间，然后将步骤c所得的负载金属离子的复合生物吸附材料投入其中，搅拌、吸附反应1-10小时后，过滤分离，检测水中的氨氮成分；e、步骤d中过滤所得的吸附了氨分子的吸附剂与pH值为2-4的稀酸混合，将其中的氨分子解吸回收，而负载了金属离子的复合生物吸附材料则继续用于水体低浓度氨氮的吸附脱除。步骤a中制备生物质吸附剂材料的具体步骤为将生物质原料或者废弃生物质与碱、水按照1：0.05-0.2：0.5-2的质量比例进行搅拌混合反应，搅拌12-24小时，过滤，得到固体产物，其中，所述碱为锂、钠、钾、钙、镁的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐或碳酸铵、碳酸氢铵、尿素和氨水中的一种或二种以上混合；将以上固体产物用水洗直至中性、送入真空烘箱，在温度为60-120℃干燥，将烘干物打碎、筛分，40目以下颗粒收集即可作为生物质吸附剂材料。所述含有羧基、巯基、氨基、酚羟基活性功能团的生物质原料为大蒜渣、海藻、酒糟、桔渣、苹果皮和壳聚糖的一种或几种。步骤b中所述的金属离子为Cu2+、Ni2+、Co2+、Zn2+和Ag+的一种或几种。步骤b中的搅拌方法为机械搅拌或者空气搅拌，搅拌时间为300-500分钟。本专利技术利用生物吸附脱除水体中氨氮方法的基本原理是将可与氨发生络合作用的金属离子如Cu2+、Ni2+、Co2+、Zn2+或Ag+等预先负载在生物质吸附材料上，然后将该吸附材料投放到含有氨氮成分的废水或水体中，利用氨分子会与金属离子发生络合反应的特点，将水介质中的氨分子固定到该负载了金属离子的生物质吸附颗粒材料上，从而实现水体中氨氮成分的吸附脱除净化；而吸附上来的氨氮分子则可以用稀酸解吸、浓缩、回收，吸附剂材料则可以重复多次使用。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术制备的负载了金属离子的复合生物吸附材料则可以重复多次使用。本专利技术方法操作简便、过程简单、容易实施、没有二次污染，所用各种原辅材料低廉易得、规模可大可小，既可以抛洒到大流域的水体中使用，也可以设计成专门的反应器中使用，既可以治理自然水体如河流、湖泊、养殖鱼塘，也可以治理工业、农业、生活外排含氨氮废水的专门治理，以其高效经济、适应性强等特点而成为治理低浓度氨氮水介质的非常有应用前景的先进技术。附图说明图1为本专利技术负载金属离子的生物质吸附剂材料处理低浓度氨氮废水的工艺流程图。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术。实施例1配制0.1M浓度的硝酸铜离子溶液10升，用0.1M的盐酸和氢氧化钠溶液调节金属离子溶液的pH为6后，投入苹果皮吸附剂200克，搅拌反应30分钟后，将吸附剂过滤，用蒸馏水洗涤3次后，放入60℃的烘箱中热风烘6小时；进一步研磨、筛分、分级，即可得到粒度在200目以下负铜生物吸附粉末产品。取10升含有50mg/L氨氮的水样，测其pH值为7.2，直接投入50克上述制备的负铜生物吸附粉末产品，搅拌反应5小时后，过滤，测得水样中氨氮含量小于1mg/L。而吸附剂颗粒则用pH值为3的稀盐酸200毫升搅拌反应1小时，并不断添加适量的1：1体积比的盐酸调节溶液pH值稳定在3，再进行过滤，过滤后的溶液中氨氮浓度为25g/L，可进一步调节其pH值为1，并采用蒸发结晶法浓缩回收得到固体氯化铵。吸附剂颗粒则返回去重新使用。实施例2配制0.1M浓度的硝酸镍离子溶液10升，用0.1M的盐酸和氢氧化钠溶液调节金属离子溶液的pH为6后，投入大蒜皮吸附剂100克，搅拌反应300分钟后，将吸附剂过滤，用蒸馏水洗涤3次后，放入60℃的烘箱中热风烘6小时；进一步研磨、筛分、分级，即可得到粒度在200目以下负镍生物吸附粉末产品。取10升含有50mg/L氨氮的水样，测其pH值为7.2，直接投入50克上述制备的负镍生物吸附粉末产品，搅拌反应5小时后，过滤，测得水样中氨氮含量小于3mg/L。而吸附剂颗粒则用pH值为3的稀盐酸200毫升搅拌反应1小时，并不断添加适量的1：1体积比的盐酸调节溶液pH值稳定在3，再进行过滤，过滤后的溶液中氨氮浓度为24g/L，可进一步调节其pH值为1，并采用蒸发结晶法浓缩回收得到固体氯化铵。吸附剂颗粒则返回去重新使用。实施例3配制0.1M浓度的硝酸银离子溶液10升，用0.1M的硝酸和氢氧化钠溶液调节金属离子溶液的pH为4后，投入啤酒麦牙酒糟吸附剂300克，搅拌反应500分钟后，将吸附剂过滤，用蒸馏水洗涤3次后，放入60℃的烘箱中热风烘6小时；进一步研磨、筛分、分级，即可得到粒度在200目以下负银生物吸附粉末产品。取10升含有50mg/L氨氮的水样，测其pH值为7.2，直接投入50克上述制备的负银生物吸附粉末产品，搅拌反应5小时后，过滤，测得水样中氨氮含量小于0.5mg/L。而吸附剂颗粒则用pH值为4的稀柠檬酸200毫升搅拌反应1小时，再进行过滤，过滤后的溶液中氨氮浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用生物吸附脱除水体中低浓度氨氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、以含有羧基、巯基、氨基或酚羟基活性功能团的生物质原料或者废弃生物质为原料，制备生物质吸附剂材料；b、将步骤a制备的生物质吸附剂材料加入到pH值范围为1‑14且含有各种金属离子的水溶液中，进行金属离子的吸附富集；所述生物质吸附剂材料的添加量为每升待处理的低浓度氨氮水溶液中添加0.1‑50克；搅拌5‑1200分钟，得到富集有金属离子的生物质吸附剂粉末；c、将步骤b所得的生物质吸附剂粉末经过净水反复洗涤2‑3次后，在室温或者60℃的热风箱中烘至其水分含量为10‑80％时，将烘干物进一步研磨、筛分和分级，收集粒度在200目以下颗粒即可作为负载金属离子的复合生物吸附材料备用；d、取待处理的含有低浓度氨氮成分的水溶液，先调节其pH值为6‑11之间，然后将步骤c所得的负载金属离子的复合生物吸附材料投入其中，搅拌、吸附反应1‑10小时后，过滤分离，检测水中的氨氮成分；e、步骤d中过滤所得的吸附了氨分子的吸附剂与pH值为2‑4的稀酸混合，将其中的氨分子解吸回收，而负载了金属离子的复合生物吸附材料则继续用于水体低浓度氨氮的吸附脱除。...

【技术特征摘要】
1.一种利用生物吸附脱除水体中低浓度氨氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、以含有羧基、巯基、氨基或酚羟基活性功能团的生物质原料或者废弃生物质为原料，制备生物质吸附剂材料；b、将步骤a制备的生物质吸附剂材料加入到pH值范围为1-14且含有各种金属离子的水溶液中，进行金属离子的吸附富集；所述生物质吸附剂材料的添加量为每升待处理的低浓度氨氮水溶液中添加0.1-50克；搅拌5-1200分钟，得到富集有金属离子的生物质吸附剂粉末；c、将步骤b所得的生物质吸附剂粉末经过净水反复洗涤2-3次后，在室温或者60℃的热风箱中烘至其水分含量为10-80％时，将烘干物进一步研磨、筛分和分级，收集粒度在200目以下颗粒即可作为负载金属离子的复合生物吸附材料备用；d、取待处理的含有低浓度氨氮成分的水溶液，先调节其pH值为6-11之间，然后将步骤c所得的负载金属离子的复合生物吸附材料投入其中，搅拌、吸附反应1-10小时后，过滤分离，检测水中的氨氮成分；e、步骤d中过滤所得的吸附了氨分子的吸附剂与pH值为2-4的稀酸混合，将其中的氨分子解吸回收，而负载了金属离子的复合生物吸附材料则继续用于水体低浓度氨氮的吸附脱除。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯，尹铮，张建峰，尹衍利，
申请(专利权)人：南京博络金环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32