一种二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂及其制备方法与应用。本发明专利技术二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂制备方法，包括如下步骤：1)将二氧化钛粉末酸化；2)将经步骤1)处理得到的溶液与锌盐溶液、铜盐溶液混合，经震荡、静置，分离体系中的固体沉淀，然后将所述固体沉淀烘干、焙烧，即得到所述二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂。本发明专利技术二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂应用于污泥热液化和/或在制备生物质油中。本发明专利技术制备得到的生物质油产率、有机物转化率均得到一定程度提升，且生物质油含氮量相应下降。

Titanium dioxide supported copper zinc complex denitrifying agent and preparation method and application thereof

The invention discloses a titanium dioxide supported copper zinc complex denitrifying agent and a preparation method and application thereof. The preparation method of titanium dioxide supported copper-zinc complex denitrifier comprises the following steps: 1) acidizing titanium dioxide powder; 2) mixing the solution obtained by step 1) with zinc salt solution and copper salt solution, and separating the solid precipitation in the system by vibrating and standing, and then drying and roasting the solid precipitation. The titanium dioxide is loaded with a copper zinc complex denitrifying agent. The titanium dioxide supported copper-zinc complex denitrifier is applied to sludge thermal liquefaction and/or in the preparation of biomass oil. The yield of biomass oil and the conversion rate of organic matter prepared by the method are improved to a certain extent, and the nitrogen content of the biomass oil is reduced correspondingly.

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂及其制备方法与应用，属于化学催化与环境能源工程

技术介绍
城镇污水处理厂污泥是废水在处理过程中产生的二次污染物，污水中的大部分有毒有害物质(如重金属、病原微生物、有机污染物等)不能被污水处理工艺中的微生物降解，而直接富集在污泥中，使污泥具有一定毒害性，不仅会对环境造成二次污染，而且会通过食物链的迁移、富集作用，对生态环境和人类健康造成长期危害。污泥传统处理方法往往存在处理不彻底、转化效率低等问题，作为一种错位资源，若能够通过有效的处理处置方法实现资源的回收，可谓一举多得。污泥的热液化处理作为一种新型的处理处置技术，将污泥转化为生物质油，实现污泥的无害化、减量化和资源化。而直接将污水处理厂产生的污泥进行热液化，面临的问题在于：(1)水超临界点温度、压力高，操作条件苛刻，对反应设备要求高；(2)生物质油产率较低，污泥热液化制取生物质油的产率一般在20％以下；(3)生物质油含量氮高，一般6％-9％，含氮过高易使油在二次加工中催化剂中毒，储藏时易产生胶质、沉淀，降低稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂及其制备方法与应用；本专利技术制备得到的生物质油产率、有机物转化率均得到一定程度提升，且生物质油含氮量相应下降。本专利技术提供的二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂的制备方法，包括如下步骤：1)将二氧化钛粉末酸化；2)将经步骤1)处理得到的溶液与锌盐溶液、铜盐溶液混合，经震荡、静置，分离体系中的固体沉淀，然后将所述固体沉淀烘干、焙烧，即得到所述二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂。上述的制备方法中，所述酸化的试剂采用硝酸溶液；所述酸化的时间可为8～72h，具体可为8h，16h，24h；所述二氧化钛粉末与所述酸化试剂的质量体积比可为1g：0.25～10mL，具体可为1g：1mL，1g：2mL，1g：3mL；所述酸化的试剂的质量百分浓度可为1～100％，具体可为5％、10％、15％、5～15％或5～50％。上述的制备方法中，所述二氧化钛粉末质量与所述锌盐溶液体积比可为1g：0.25～10mL，具体可为1g：1mL、1g：1.5mL、1g：2mL或1g：1～2mL；所述锌盐溶液摩尔浓度可为0.1～2mol/L，具体可为0.5mol/L、0.75mol/L、1.0mol/L或0.5～1.0mol/L；所述锌盐溶液为氯化锌溶液、硝酸锌溶液或硫酸锌溶液；所述二氧化钛粉末质量与铜盐溶液体积比为1g：0.25～10mL，具体可为1g：1mL、1g：1.5mL、1g：2mL或1g：1～2mL；所述铜盐溶液的摩尔浓度可为0.1～2mol/L，具体可为0.5mol/L，0.75mol/L，1.0mol/L；所述铜盐溶液为硝酸铜溶液、硫酸铜溶液或氯化铜溶液。上述的制备方法中，所述震荡的时间可为0～100h，具体可为12h、16h、24h、12～24h或10～50h；所述静置时间可为0～100h，具体可为12h、16h、24h、12～24h或8～50h。上述的制备方法中，所述烘干的温度为102～108℃，具体可为105℃，所述烘干的时间为4～48h，具体可为8h、12h、16h、8～16h或5～25h；所述焙烧的温度可为400～1200℃，具体可为500℃、700℃、900℃、500～900℃或500～1000℃，所述焙烧的时间可为4～48h，具体可为8h、12h、16h、8～16h或5～30h。本专利技术还提供了上述的制备方法制备得到的所述二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂。本专利技术所述二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂应用于污泥热液化和/或在制备生物质油中。本专利技术进一步提供了一种生物质油的制备方法，包括如下步骤：将权利要求7所述二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂、极性溶剂与污泥混合，进行热液化反应，即得到所述生物质油。上述生物质油的制备方法中，所述极性溶剂选自甲醇、乙醇和丙醇中的至少一种；所述二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂与所述污泥干物质的质量比可为1～20：20，具体可为1：10、2：5、3：10或1～4：10；所述极性溶剂体积与所述污泥中含水分体积比可为0～1：1，且所述极性溶剂体积不为零，具体可为1：3、1：2、1：1或1:1～3。上述生物质油的制备方法中，所述热液化反应的温度可为200～350℃，具体可为210℃、240℃、270℃或210～270℃；所述热液化反应的时间可为0～60min，具体可为0min、30min或60min；所述热液化反应之后还包括分离的步骤；所述分离采用萃取的方法进行。本专利技术，所述萃取的溶剂为有机相和水相；所述有机相为二氯甲烷、四氯甲烷和丙酮中的至少一种。本专利技术进一步提供了上述制备方法制备得到的所述生物质油。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂的制备方法简单，原料易得且价格便宜，方便大规模制备。2、本专利技术二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂用于污泥热液化制取生物质油时的脱氮处理，应用时利用极性溶剂作为萃取剂，从而达到脱氮目的。3、本专利技术二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂能重复使用，减少制作成本。4、本专利技术络合脱氮剂及极性溶剂共作用下，制备得到的生物质油产率、有机物转化率均得到一定程度提升，且生物质油含氮量相应下降。在210℃时，添加络合脱氮剂及有机溶剂，生物质油产率提高23.01％，有机物转化率提高12.12％，氮含量降低0.91％；在270℃时，添加络合脱氮剂及有机溶剂，生物质油产率提高32.22％，有机物转化率提高23.83％，氮含量降低0.69％。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中，生物质油产率和有机物率的定义：生物质油产油率Y1＝(生物质油质量/污泥质量)×100％；有机物转化率率Y2＝(有机物减少质量/污泥中有机物质量)×100％。实施例1、二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂将36g二氧化钛粉末加入5％的硝酸溶液72mL中进行混合后酸化静置24h；后加入0.75mol/L的氯化锌溶液(氯化锌溶于水配置而成)54mL，混合后在恒温振荡器中振荡24h；再加入1mol/L的硫酸铜溶液(硫酸铜溶于水配置而成)72mL，继续混合振荡24h；后静置12h，将上层清液倒出，剩余固体放入烘箱中在105℃条件下进行烘干8h；将烘干后的固体继续放入马弗炉在900℃焙烧8h，即得到二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂。实施例2、二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂将36g二氧化钛粉末加入10％的硝酸溶液36mL中进行混合后酸化静置16h；后加入0.5mol/L的氯化锌溶液(氯化锌溶于水配置而成)72mL，混合后在恒温振荡器中振荡16h；再加入0.5mol/L的硫酸铜溶液(硫酸铜溶于水配置而成)54mL，继续混合振荡16h；后静置12h，将上层清液倒出，剩余固体放入烘箱中在105℃条件下进行烘干8h；将烘干后的固体继续放入马弗炉在900℃焙烧8h，即得到二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂。实施例3、二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂将36g二氧化钛粉末加入15％的硝酸溶液108mL中进行混合后酸化静置8h；后加入1.0mol/L的氯化锌溶液(氯化锌溶于水配置而成)3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂的制备方法，包括如下步骤：1)将二氧化钛粉末酸化；2)将经步骤1)处理得到的溶液与锌盐溶液、铜盐溶液混合，经震荡、静置，分离体系中的固体沉淀，然后将所述固体沉淀烘干、焙烧，即得到所述二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂的制备方法，包括如下步骤：1)将二氧化钛粉末酸化；2)将经步骤1)处理得到的溶液与锌盐溶液、铜盐溶液混合，经震荡、静置，分离体系中的固体沉淀，然后将所述固体沉淀烘干、焙烧，即得到所述二氧化钛负载铜锌络合脱氮剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述酸化的试剂采用硝酸溶液；所述酸化的时间为8～72h；所述二氧化钛粉末与所述酸化试剂的质量体积比为1g：0.25～10mL；所述酸化的试剂的质量百分浓度为1～100％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述二氧化钛粉末质量与所述锌盐溶液体积比为1g：0.25～10mL；所述锌盐溶液摩尔浓度可为0.1～2mol/L；所述锌盐溶液为氯化锌溶液、硝酸锌溶液或硫酸锌溶液；所述二氧化钛粉末质量与铜盐溶液体积比为1g：0.25～10mL；所述铜盐溶液的摩尔浓度为0.1～2mol/L；所述铜盐溶液为硝酸铜溶液、硫酸铜溶液或氯化铜溶液。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述震荡的时间为0～100h；所述静置时间为0～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景来，赵文建，韩威，王文嘉，
申请(专利权)人：中国人民大学，
类型：发明
国别省市：北京,11