【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法。
技术介绍
1、含氨氮废水是一种常见的废水，若处理不当排放会导致水体富营养化、水体黑臭、水生生物中毒等问题。目前，高浓度含氨氮废水去除方法主要有化学沉淀法、吹脱法、离子交换法、化学氧化法等。化学沉淀法指通过向废水中引入镁离子和磷酸根，二者与氨氮反应形成磷酸铵镁沉淀；吹脱法指通过向吹脱塔中通入空气(蒸汽)，将废水中的游离氨吹脱出来；离子交换法指利用沸石等材料中金属离子与nh4+进行离子交换进而吸附脱除氨氮；化学氧化法指通过投加氧化剂(如次氯酸钠等)直接氧化或通过高级氧化产生强氧化性的自由基去除氨氮。然而，对于回用水等氨氮浓度低于10mg/l的低浓度氨氮废水，甚至氨氮浓度低于5mg/l的超低浓度氨氮废水，上述方法存在较大局限：化学沉淀法因受磷酸铵镁溶度积影响，无法深度去除低浓度氨氮；吹脱法因受温度等因素影响较大，深度脱除氨氮效率受限，且易导致二次污染；离子交换法吸附材料用量大、再生难度大，运行和维护成本较高；直接氧化法操作复杂，投药量较大，易导致二次污染。
2、高级氧化法具有氧化效率高、无毒无残留、操作简单等优势，相比上述方法，更适合用于低浓度甚至超低浓度氨氮废水的处理。常见的高级氧化法有催化臭氧化法、光催化法、芬顿法、活化过硫酸盐氧化法等。活化过硫酸盐氧化法是产生硫酸根自由基进行氧化，而上述其他高级氧化法是产生羟基自由基进行氧化，硫酸根自由基具有更强的氧化性，其氧化还原电位(最高达3.1ev)高于羟基自由基(2.8ev)；且硫酸根自由基具有更长的寿命，其半衰期(4
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术目的旨在提供一种基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，该方法使活化过硫酸盐氧化体系在酸性条件下能够高效去除氨氮，同时大幅降低催化剂的投加量。
2、技术方案：本专利技术所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，包括如下步骤：
3、(1)制备以氧化铝为载体，载体上同时负载铜、锰、钴氧化物的催化剂；
4、(2)先向ph≤4的待处理废水中加入过硫酸盐；再往其中加入步骤(1)的催化剂，催化剂的投加量与过硫酸盐投加量的质量比为0.3～0.6：1；最后，向体系中加入过氧化氢溶液，过氧化氢投加量与催化剂投加量的质量比为1～3∶100；
5、(3)在200～500rpm转速下磁力搅拌使各组分充分接触，并保持20～30min；实现基于活化过硫酸盐对低浓度氨氮废水的处理。
6、其中，步骤(1)中，催化剂采用如下方法制备而成，具体包括如下步骤：
7、(1.1)在超声振动下，将300mg伽马氧化铝颗粒浸渍于150～250ml质量浓度为12～20mg/l的硝酸铜溶液中，浸渍后取出依次进行干燥、煅烧处理，得到伽马氧化铝负载铜氧化物；
8、(1.2)将浸渍液更换为硝酸锰溶液，将300mg伽马氧化铝负载铜氧化物颗粒浸渍于150～250ml质量浓度为25～55mg/l的硝酸锰溶液中，浸渍后取出依次进行干燥、煅烧处理，得到伽马氧化铝负载铜、锰氧化物；
9、(1.3)将浸渍液更换为硝酸钴溶液，将300mg伽马氧化铝负载铜、锰氧化物颗粒浸渍于150～250ml质量浓度为12～20mg/l的硝酸钴溶液中，浸渍后取出依次进行干燥、煅烧处理，得到伽马氧化铝负载铜、锰、钴氧化物的催化剂。
10、其中，步骤(1.1)中，超声参数为:功率300～500w、频率20～40khz。
11、其中，步骤(1.1)中，浸渍时间为2～4h，在90～110℃下干燥3～5h、在550～650℃下煅烧4～6h。
12、其中，步骤(1.2)中，浸渍时间为2～4h，在90～110℃下干燥3～5h、在550～650℃下煅烧4～6h。
13、其中，步骤(1.3)中，浸渍时间为2～4h，在90～110℃下干燥3～5h、在550～650℃下煅烧4～6h。
14、其中，步骤(1.3)中，铜、锰、钴氧化物在氧化铝载体上的负载量(相对载体的质量)为3～6wt.％。
15、其中，步骤(1.3)中，氧化铝载体上，铜：锰：钴的摩尔比为1：1～3：1。
16、其中，步骤(2)中，过硫酸盐加入后，废水中过硫酸盐的浓度与废水中氨氮浓度的比值为50～150：1。
17、本专利技术机理如下：催化剂负载的co(ii)与催化剂表面的羟基相互作用生成的co-oh，co-oh与hso5－反应生成so4·－，so4·－对氨氮及未与羟基结合的co(ii)进行氧化。其中，co(ii)被氧化成co(iii)，co(iii)通过与hso5－反应再次生成co(ii)，同时，催化剂投入水溶液时吸附水中游离的h+及oh－生成大量表面羟基，这使得体系中co-oh能够持续生成，进而促进其催化过硫酸盐持续生成硫酸根自由基。在酸性条件下，体系中引入的过氧化氢与过硫酸盐共同被吸附于催化剂表面并发生界面反应，催化剂表面的多价态锰有助于过氧化氢被吸附在催化剂表面后形成-ooh，并与同样被吸附在催化剂表面的过硫酸盐接触反应生成活性氧化物种(如so4·－、ho2·、o3·-等)，部分活性基团如ho2·及o3·-通过相互作用(电子转移等)生成·oh；同时，体系中产生的一部分so4·－也会与水反应生成·oh；因此迅速且连续产生的so4·－及·oh对水中的氨氮进行高效氧化降解。
18、本专利技术所建立的活化过硫酸盐氧化体系能够覆盖更广的ph适用范围：在中、碱性条件下，催化剂活化过硫酸盐生成so4·－氧化去除氨氮；在酸性条件下，催化剂、过氧化氢及过硫酸盐三者共同存在并相互作用实现了过硫酸盐的分解及活性自由基生成，进而氧化去除氨氮。
19、有益效果：相比于现有技术，本专利技术具有如下显著的效果：本专利技术采用超声分步等体积浸渍法制备的伽马氧化铝负载铜、锰、钴氧化物催化剂，活性组分间(及活性组分与载体间)的协同作用使催化剂具备丰富的表面羟基，促进了体系中co-oh及so4·－的持续生成，引入的过氧化氢促进过硫酸盐分解及活性自由基生成，从而高效氧化去除废水中的低浓度氨氮；本专利技术建立的活化过硫酸盐氧化体系能够解决活化过硫酸盐氧化体系在酸性条件下氨氮去除效率低的问题；并且催化剂投加量仅为过硫酸盐的30％～60％；过氧化氢投加量仅为催化剂的1％～3％，药剂投加量少。
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1.一种基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1)中，催化剂采用如下方法制备而成，具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1.1)中，超声参数为：功率300～500W、频率20～40kHz。
4.根据权利要求2所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1.1)中，浸渍时间为2～4h，在90～110℃下干燥3～5h、在550～650℃下煅烧4～6h。
5.根据权利要求2所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1.2)中，浸渍时间为2～4h，在90～110℃下干燥3～5h、在550～650℃下煅烧4～6h。
6.根据权利要求2所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1.3)中，浸渍时间为2～4h，在90～110℃下干燥3～5h、在550～650℃下煅烧4～6h。
7.根据权利要求2所述
8.根据权利要求2所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1.3)中，氧化铝载体上，铜：锰：钴的摩尔比为1：1～3：1。
9.根据权利要求1所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(2)中，过硫酸盐加入后，废水中过硫酸盐的浓度与废水中氨氮浓度的比值为50～150：1。
10.根据权利要求1所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(2)中，在200～500rpm转速下磁力搅拌使各组分充分接触反应。
...【技术特征摘要】
1.一种基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1)中，催化剂采用如下方法制备而成，具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1.1)中，超声参数为：功率300～500w、频率20～40khz。
4.根据权利要求2所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1.1)中，浸渍时间为2～4h，在90～110℃下干燥3～5h、在550～650℃下煅烧4～6h。
5.根据权利要求2所述的基于高级氧化处理低浓度氨氮废水的方法，其特征在于：步骤(1.2)中，浸渍时间为2～4h，在90～110℃下干燥3～5h、在550～650℃下煅烧4～6h。
6.根据权利要求2所述的基于高...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫征楚，熊江磊，姜晴晴，周伟，罗嘉豪，高亚光，王文静，冯骞，
申请(专利权)人：江苏中电创新环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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