本發(fā)明屬于廢水處理，具體涉及一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，能夠高效且穩(wěn)定地清除廢水中的氨，主要用于處理如工業(yè)焦化等含有高濃度氨氮的廢水。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，用水量及排水量每年都在增加，導(dǎo)致水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。

2、特別是焦化工業(yè)產(chǎn)生的廢水，含有酚、氰和油等有害物質(zhì)，這些物質(zhì)極大地破壞了水環(huán)境。其中，氨氮的污染尤其受到關(guān)注，它不僅令飲用水出現(xiàn)異味，還可能導(dǎo)致湖泊枯竭，嚴(yán)重影響自然生態(tài)。因此，對(duì)含氨的工業(yè)廢水進(jìn)行適當(dāng)處理，防止其未經(jīng)處理就直接排放到環(huán)境中，變得尤為重要。

3、20世紀(jì)90年代，化學(xué)沉淀法開(kāi)始得到發(fā)展，并已在日本和美國(guó)等國(guó)家實(shí)際應(yīng)用。盡管如此，我國(guó)尚未廣泛采用磷酸銨鎂沉淀法于工程項(xiàng)目中。在磷酸銨鎂的沉淀過(guò)程中，需要使用大量的鎂鹽和磷酸鹽，因此急需一種新的處理氨氮廢水的磷酸銨鎂循環(huán)法，以降低藥劑成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，在堿性條件下對(duì)磷酸銨鎂進(jìn)行熱分解。在此過(guò)程中，熱解產(chǎn)物通過(guò)分離難溶物并進(jìn)行酸解，然后補(bǔ)充藥劑再次投入廢水中，以進(jìn)行水熱合成反應(yīng)沉氨。生成的氨氣可以以高濃度氨水的形式回收，同時(shí)熱分解的產(chǎn)物也可用作氨氮處理的藥劑。這種方法實(shí)現(xiàn)了磷酸銨鎂的高效循環(huán)使用，解決了氨氮廢水處理中的藥劑使用成本問(wèn)題，并應(yīng)對(duì)了隨著磷酸銨鎂循環(huán)沉氨次數(shù)增加而導(dǎo)致的氨氮脫除率下降的挑戰(zhàn)。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種磷酸銨鎂熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，用于高濃度含氨廢水中氨氮的去除，包括如下步驟：

4、步驟(1)：配置氨濃度為1000-2000mg/l的模擬廢水；

5、步驟(2)：室溫條件下，向模擬廢水中依次加入磷酸鹽和鎂鹽沉淀劑進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中用naoh調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph值，攪拌均勻后靜置，進(jìn)行抽濾得到磷酸銨鎂晶體沉淀物，用去離子水沖洗多次，然后放置在烘箱中進(jìn)行干燥，收集好待用；

6、步驟(3)：取水洗并干燥的磷酸銨鎂晶體與氫氧化鈉固體顆粒充分研磨、混合，將混合均勻的混合固體粉末進(jìn)行熱解反應(yīng)，釋放氨氣和水蒸氣，得到熱解產(chǎn)物為磷酸鈉鎂、磷酸鎂和氫氧化鎂；

7、步驟(4)：將熱解產(chǎn)物投入去離子水中，控制溫度，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液ph值使得易溶物磷酸鈉鎂溶解在水中，攪拌靜置后進(jìn)行過(guò)濾分離，易溶物磷酸鈉鎂溶解在水中得到易溶物溶解液，難溶物磷酸鎂和氫氧化鎂被分離出來(lái)；

8、步驟(5)：對(duì)難溶物磷酸鎂和氫氧化鎂進(jìn)行酸解，酸解過(guò)程為：將難溶物投入去離子水中，控制好溫度，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液ph值使得難溶物溶解在去離子水中，得到難溶物溶解液；難溶物有95％-100％酸解變成鎂離子和磷酸根離子的形式；

9、步驟(6)：將步驟(3)中得到的易溶物溶解液和步驟(4)中得到的難溶物溶解液分別倒入模擬廢水中，然后根據(jù)步驟(2)中水熱合成反應(yīng)藥劑比例分別補(bǔ)加磷酸鹽和鎂鹽沉淀劑，用naoh調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph值，攪拌靜置后，得到的晶體沉淀物放置在烘箱中干燥，收集后循環(huán)回用，實(shí)現(xiàn)廢水中氨氮的去除；

10、步驟(7)：重復(fù)步驟(3)-(6)，對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行循環(huán)除氨。

11、優(yōu)選地，所述步驟(2)中鎂鹽：模擬廢水：磷酸鹽按照鎂離子：銨根離子：磷酸根離子摩爾比為(0.9-1)：1：(1.1-1.2)的比例添加；步驟(2)和步驟(6)中氫氧化鈉摩爾濃度為1-5mol/l，反應(yīng)體系的ph值調(diào)節(jié)為8.5-9.5。

12、優(yōu)選地，所述步驟(2)中形成的磷酸銨鎂晶體是呈斜方晶型，粒度為5～15μm，生成的多余磷酸銨鎂用作緩釋肥料銷(xiāo)售。

13、優(yōu)選地，所述步驟(2)和步驟(6)中水熱合成反應(yīng)的氨脫除率不低于90％。

14、優(yōu)選地，所述步驟(3)中磷酸銨鎂：氫氧化鈉摩爾比為1：1-1：2，熱解反應(yīng)溫度為100℃-110℃，熱解反應(yīng)時(shí)間為2-3h；熱解反應(yīng)釋放的氨氣回收轉(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的氨水，減少了氨的二次污染問(wèn)題。

15、優(yōu)選地，所述步驟(3)中得到的熱解產(chǎn)物中易溶物磷酸銨鎂的質(zhì)量占比為50％-60％。

16、優(yōu)選地，所述步驟(4)中分離易溶物的溫度為20-25℃，調(diào)節(jié)ph值為7-8。

17、優(yōu)選地，所述步驟(5)中酸解的溫度為100-110℃，調(diào)節(jié)ph值為1-1.3。

18、優(yōu)選地，所述步驟(2)中用磁力攪拌器攪拌均勻后靜置；步驟(3)中將混合均勻的混合固體粉末平鋪在剛玉坩堝中，放于管式爐中進(jìn)行熱解反應(yīng)。

19、本發(fā)明方法用于高濃度含氨廢水中氨氮的去除。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

21、本發(fā)明采用磷酸銨鎂水熱合成法脫氨，并通過(guò)熱分解磷酸銨鎂進(jìn)行循環(huán)處理高氨氮廢水。該技術(shù)方案不僅降低了磷酸銨鎂化學(xué)沉淀法中的藥劑成本，還使生成的多余磷酸銨鎂可用作緩釋肥料銷(xiāo)售，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益。此外，通過(guò)在磷酸銨鎂熱解過(guò)程中添加氫氧化鈉粉末，顯著提高了氨氮的釋放率。在循環(huán)過(guò)程中，增加分離難溶物的步驟可將熱解產(chǎn)物中對(duì)氨氮吸附能力較弱的物質(zhì)分離出來(lái)。隨后，通過(guò)酸解處理，將這些難溶物釋放成鎂離子和磷酸根離子，并根據(jù)需要補(bǔ)充相應(yīng)比例的沉淀劑，從而有效解決了磷酸銨鎂沉氨次數(shù)增加時(shí)氨氮脫除率下降的問(wèn)題。

22、本發(fā)明在磷酸銨鎂熱分解過(guò)程中會(huì)釋放氨氣，氨氣可以回收轉(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的氨水，這不僅減少了氨氮的二次污染問(wèn)題，還能增加經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)特征：

1.一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：用于高濃度含氨廢水中氨氮的去除，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：步驟(2)中鎂鹽：模擬廢水：磷酸鹽按照鎂離子：銨根離子：磷酸根離子摩爾比為(0.9-1)：1：(1.1-1.2)的比例添加；步驟(2)和步驟(6)中氫氧化鈉摩爾濃度為1-5mol/l，反應(yīng)體系的ph值調(diào)節(jié)為8.5-9.5。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：步驟(2)中形成的磷酸銨鎂晶體是呈斜方晶型，粒度為5～15μm，生成的多余磷酸銨鎂用作緩釋肥料銷(xiāo)售。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：步驟(2)和步驟(6)中水熱合成反應(yīng)的氨脫除率不低于90％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：步驟(3)中磷酸銨鎂：氫氧化鈉摩爾比為1：1-1：2，熱解反應(yīng)溫度為100℃-110℃，熱解反應(yīng)時(shí)間為2-3h；熱解反應(yīng)釋放的氨氣回收轉(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的氨水，減少了氨的二次污染問(wèn)題。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：步驟(3)中得到的熱解產(chǎn)物中易溶物磷酸鈉鎂的質(zhì)量占比為50％-60％。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：步驟(4)中分離易溶物的溫度為20-25℃，調(diào)節(jié)ph值為7-8。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：步驟(5)中酸解的溫度為100-110℃，調(diào)節(jié)ph值為1-1.3。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，其特征在于：步驟(2)中用磁力攪拌器攪拌均勻后靜置；步驟(3)中將混合均勻的混合固體粉末平鋪在剛玉坩堝中，放于管式爐中進(jìn)行熱解反應(yīng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種磷酸銨鎂晶體熱分解并再生循環(huán)沉氨的方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法為：(1)配制模擬廢水，按比例加入沉淀劑進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，攪拌靜置抽濾得磷酸銨鎂晶體，水洗并干燥待用。(2)取磷酸銨鎂晶體與氫氧化鈉按比例充分研磨混合進(jìn)行熱解，得到熱解產(chǎn)物。(3)控制條件使易溶物溶解在水中得到易溶物溶解液，過(guò)濾分離難溶物。(4)對(duì)難溶物酸解得到難溶物溶解液。(5)將上述易溶物溶解液和難溶物溶解液分別投入廢水，根據(jù)步驟(1)中藥劑比例補(bǔ)加沉淀劑，攪拌靜置抽濾得磷酸銨鎂晶體水洗干燥回用。(6)重復(fù)步驟(2)?(5)，對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行循環(huán)除氨。本發(fā)明方法具有廢水除氨成本更低且脫氨效果穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李廣宇,史燁培,夏洪強(qiáng),曹松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧夏大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9