一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用制造技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，公开了一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用。所述膜材料包含基底材料滤膜，以及附着于基底材料上的单宁酸铁。本发明专利技术将单宁酸和FeCl3反应得到的单宁酸铁（TA

【技术实现步骤摘要】
一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用


[0001]本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用。

技术介绍

[0002]氨氮(NH
4+
‑
N)和亚硝酸盐氮(NO2‑
‑
N)是地表水和地下水体中两种重要的无机含氮污染物，它们来源广泛（城市生活污水、工业废水、农业生产使用的氮肥、动物排泄物和地表土沉积中的氮素等养分）、环境危害大（加剧水体污染，威胁饮用水安全和人体健康），因此，必须加强对其污染源的控制和受污染水体的治理。
[0003]废水脱氮技术主要有两大类：一是生物脱氮，包括传统的完全硝化反硝化和新型生物脱氮工艺（短程硝化反硝化、同步硝化反硝化和厌氧氨氧化等）；二是物化脱氮，包括汽提、沉淀和化学氧化还原等。废水脱氮的根本目标是要将各种氮化合物转化成氮气（N2），当前实际应用的脱氮技术需要添加氧化剂（如氧气、氯化物等）来氧化NH
4+
‑
N，添加还原剂（如有机碳源、活性金属等）来还原NO2‑
‑
N，反应过程中需要补充电能、热能等，造成了能耗高和药剂成本高等主要问题。因此，发展脱氮效果高效稳定、运行成本低、环境友好的脱氮新材料、新技术和新工艺至关重要。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用，所述膜材料包含基底材料滤膜，以及附着于基底材料上的单宁酸铁。
[0006]进一步的，所述膜材料的制备包含以下步骤： 将单宁酸溶液与滤膜在20℃下混合 2
‑
3分钟，得到第一中间物；向第一中间物中加入FeCl3溶液，混合反应2
‑
3分钟，得到第二中间物；以及调节第二中间物pH为8
‑
9.5，洗涤反应后的滤膜并干燥。
[0007]进一步的，所述单宁酸溶液的浓度为20~400 mg/L，单宁酸溶液与FeCl3溶液的浓度比为10:1~2:1。
[0008]进一步的，所述干燥是用氮气吹干。
[0009]进一步的，所述洗涤是用去离子水进行洗涤3次，每次洗涤水量为混合液体积的1倍。
[0010]进一步的，所述滤膜包含微滤膜、超滤膜和纳滤膜。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
①
本专利技术将单宁酸和FeCl3反应得到的单宁酸铁（TA
‑
Fe
3+
）附着固定在滤膜表面，构建了一个集催化脱氮和膜分离为一体的协同作用体系，一方面，TA
‑
Fe
3+
稳定、均匀地附着
于膜的表面，既能提高其在水中的分散度，促进对氨氮和亚硝酸盐氮的吸附催化，又避免了TA
‑
Fe
3+
粉末在水中的分离回收问题；另一方面，实际污水中还含有有机物、微生物等其它污染物，会造成膜污染，减少膜通量，而TA
‑
Fe
3+
在膜表面形成稳定的涂层后，通过TA
‑
Fe
3+
的抑菌、抗污特性能有效降低这些物质对有机膜造成的膜污染，增加膜通量，利于该材料的实际应用。因此，用TA
‑
Fe
3+
来改性高分子有机膜，不仅能解决两者各自存在的问题，还能构建一个集吸附催化脱氮和膜分离为一体的协同作用体系，来同时去除水中的NH
4+
‑
N和NO2‑
‑
N。
[0012]②
TA
‑
Fe
3+
能吸附水中的NH
4+
‑
N和NO2‑
‑
N，并催化二者之间的氧化还原反应，而膜技术将反应与产物分离两个单元过程集成在一个体系中进行，简化了工艺流程， 而且可以有选择性地、即时地将产物移出体系， 打破化学平衡的限制， 在较温和的条件下获得较高的产率，提高反应的选择性，控制反应的进程。
[0013]③
TA
‑
Fe
3+
通过邻苯二酚和胺基基团的协同盐置换作用能在各种固体材料表面表现出优良的黏附和涂层能力，具有对各种表面的强黏附、抗氧化、抑菌和抗污等特性。而TA
‑
Fe
3+
附着于有机膜表面后，TA的没食子酰基团通过氢键、静电作用与蛋白质发生反应，另外，由于TA
‑
Fe
3+
的附着大大增加了膜表面的亲水性基团，从而提高了膜表面的润湿性，达到抗细菌黏附的作用，因此，利用TA
‑
Fe
3+
涂层改性来抗膜污染，成本低，而且环境友好。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0015]本专利技术的第一实施方式提供了一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用，所述膜材料包含基底材料滤膜，以及附着于基底材料上的单宁酸铁。
[0016]本专利技术将单宁酸铁（TA
‑
Fe
3+
）先作为改性材料，稳定附着在高分子有机膜表面，再用于水处理脱氮。一方面，TA
‑
Fe
3+
稳定、均匀地附着于膜的表面，既能提高其在水中的分散度，促进对氨氮和亚硝酸盐氮的吸附催化，又避免了TA
‑
Fe
3+
粉末在水中的分离回收问题；另一方面，实际污水中还含有有机物、微生物等其它污染物，会造成膜污染，减少膜通量，而TA
‑
Fe
3+
在膜表面形成稳定的涂层后，通过TA
‑
Fe
3+
的抑菌、抗污特性能有效降低这些物质对有机膜造成的膜污染，增加膜通量，利于该材料的实际应用。因此，用TA
‑
Fe
3+
来改性高分子有机膜，不仅能解决两者各自存在的问题，还能构建一个集吸附催化脱氮和膜分离为一体的协同作用体系，来同时去除水中的NH
4+
‑
N和NO2‑
‑
N。
[0017]需要说明的是，本专利技术催化脱氮反应的原理为：由于具有不同的氮化合价，氨氮和亚硝酸盐氮处于不同的氧化还原态，可以利用氧化态的NO2‑
‑
N来氧化NH
4+
‑
N，利用还原态的NH
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用，其特征在于，所述膜材料包含基底材料滤膜，以及附着于基底材料上的单宁酸铁。2.如权利要求1所述的一种膜材料在同时去除水中氨氮和亚硝酸盐氮中的应用，其特征在于，所述膜材料的制备包含以下步骤： 将单宁酸溶液与滤膜在20℃下混合 2
‑
3分钟，得到第一中间物；向第一中间物中加入FeCl3溶液，混合反应2
‑
3分钟，得到第二中间物；以及调节第二中间物pH为8
‑
9.5，洗涤反应后的滤膜并干燥。3.如权利要求2所述的一种膜材料在同时去除水中...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁祝，
申请(专利权)人：宜宾学院，
类型：发明
国别省市：