專利名稱：一種用于處理氨氮廢水的改性粉煤灰及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化利用和水處理技術(shù)，具體屬于一種用于處理氨氮廢水的改性粉煤灰及其制備方法。
背景技術(shù)：
氨氮是水體中的重要污染物之一，主要來(lái)自城鎮(zhèn)的生活污水，各行業(yè)的工業(yè)廢水及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的肥料等。水體中的氮含量超標(biāo)，不僅會(huì)使水環(huán)境質(zhì)量惡化，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，還會(huì)對(duì)人類和動(dòng)物造成嚴(yán)重的危害。目前，國(guó)內(nèi)外處理氨氮廢水的方法主要有吹脫法、化學(xué)沉淀法、離子交換法等。離子交換法是不溶性離子化合物上的可交換離子與溶液中的同性離子相交換，去除有害離子的一種方法，是一種特殊的吸附過(guò)程，由于其工藝簡(jiǎn)單，處理效果好而受到關(guān)注。用離子交換法去除氨氮時(shí)，一般常用沸石作為離子交換劑。粉煤灰具有一定的比表面積，并帶有表面活性基團(tuán)是一種比較常用的吸附劑，而且其組成與沸石相似，實(shí)驗(yàn)證明其對(duì)氨氮廢水有一定的處理效果。粉煤灰是煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成的一種似火山灰質(zhì)的混合材料，主要是燃煤電廠、冶煉、化工等行業(yè)排放的固體廢物。粉煤灰的年排放量巨大，僅我國(guó)電力工業(yè)年排灰量超過(guò)1億噸。目前粉煤灰主要用于建筑、化工、材料等領(lǐng)域。然而，由于我國(guó)技術(shù)水平低，粉煤灰的利用率比較低(平均利用率僅約40%)，每年排放的粉煤灰大部分堆棄，其大量堆棄不僅造成資源的極大浪費(fèi)，其化學(xué)成分還給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重危害。因而，擴(kuò)大粉煤灰的利用領(lǐng)域，提高其利用率顯得日益重要，利用粉煤灰處理氨氮廢水具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)外的研究表明，粉煤灰可以去除廢水中的氨氮。相關(guān)文獻(xiàn)如1、粉煤灰深度處理焦化廢水中氨氮的研究.能源環(huán)境保護(hù).2007. 21 (6). 30-31。2、粉煤灰處理含氨氮廢水的試驗(yàn)研究.電力建設(shè).2006. 27 (3). 68-70。3、粉煤灰對(duì)滲浙液氨氮的吸附試驗(yàn)及其動(dòng)力學(xué)研究.中國(guó)環(huán)境科學(xué).2010. 30 (5). 644-649。利用粉煤灰去除氨氮，以廢治廢，成本低廉并實(shí)現(xiàn)了粉煤灰的高值化利用。但是原狀粉煤灰對(duì)氨氮的凈化效率較低，一般不能滿足廢水處理的實(shí)際要求。因此，可以對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性來(lái)提高其吸附性能。相關(guān)文獻(xiàn)如1、用粉煤灰水熱合成P型沸石及其對(duì)重金屬鉛離子的吸附.大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2009. 28(1).44-47.對(duì)粉煤灰在80°C水熱3天后，生成沸石物質(zhì)，使粉煤灰對(duì)廢水中鉛的去除提高至丨J 93% ο 2、Removal ofheavy metals from wastewater using CFB-coal fly ash zeolitic materials. Journal of Hazardous Materials. 2010. 173. 581-588。 采用氫氧化鈉水熱合成對(duì)粉煤灰進(jìn)行24h改性，提高了粉煤灰的陽(yáng)離子交換容量，對(duì)廢水中的重金屬有很好的去除效果。3、粉煤灰改性吸附材料的研究.重慶環(huán)境科學(xué).2003. 25 (6). 25-28。將粉煤灰與碳酸鈉混合在850°C下煅燒濁后，與3mol/L的氫氧化鈉溶液水熱7h，再在500°C活化Ih進(jìn)行改性，改性后的粉煤灰對(duì)溶液中鉛的去除率可以達(dá)到84. 87%。4、對(duì)粉煤灰改性處理的方法.專利CN1014^983A，采用氫氧化鈉溶液與粉煤灰混合進(jìn)行20min微波改性后水熱12h，改性后的粉煤灰對(duì)含鎳廢水的處理效果顯著。但是上述改性工藝的改性時(shí)間都過(guò)長(zhǎng)，文獻(xiàn)3在改性過(guò)程中加入了煅燒工藝可以適當(dāng)?shù)目s短改性時(shí)間，但是在850°C煅燒池，煅燒溫度過(guò)高，比較耗能，且用于處理氨氮廢水的粉煤灰改性方法報(bào)道較少，改性后的粉煤灰對(duì)氨氮的去除效果也不理想，如文獻(xiàn)粉煤灰的表面改性及其去除水中氨氮的研究.蘇州科技學(xué)院.2008. 22。將粉煤灰分別與不同濃度的氫氧化鈉在85°C恒溫條件下攪拌4小時(shí)，然后用蒸餾水清洗至中性，過(guò)濾、烘干改性后，粉煤灰對(duì)氨氮的去除率從提高到47%，去除率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于處理氨氮廢水的改性粉煤灰及其制備方法，該方法改性時(shí)間短，煅燒溫度低，節(jié)省能源，不僅能提高粉煤灰的比表面積，而且能提高粉煤灰的離子交換容量，改性粉煤灰處理氨氮廢水效果顯著。本發(fā)明提供的一種用于處理氨氮廢水的改性粉煤灰通過(guò)如下方法制備得到將 NaOH與粉煤灰按照質(zhì)量比0. 2 0. 6 1的比例混合均勻后在200°C 500°C下煅燒0. 5 lh，待冷卻后研磨過(guò)40 100目篩，然后加入1 5倍重量的水，混合，攪拌，升溫至70°C后停止攪拌，恒溫1. 5 2h，再升溫至100°C，恒溫3 4h，抽濾，用水洗至中性，100°C 110°C 下烘干，冷卻后研磨過(guò)160 200目篩，即得改性粉煤灰。所述煅燒溫度優(yōu)選400°C。本發(fā)明制備的改性粉煤灰可用于處理氨氮廢水本發(fā)明制備的改性粉煤灰的陽(yáng)離子交換容量與原灰相比，從5mmol/100g提高至70mmol/100g以上，用改性粉煤灰處理氨氮廢水，對(duì)氨氮的去除率從原灰的14%提高到80%以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明通過(guò)用氫氧化鈉低溫煅燒水熱合成對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，破壞了粉煤灰的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，縮短了改性時(shí)間并在低加堿量的條件下生成了新的沸石礦物相，不僅增大了粉煤灰的比表面積而且提高了粉煤灰的陽(yáng)離子交換性能。使用本發(fā)明改性后的粉煤灰對(duì)氨氮廢水進(jìn)行處理，去除效果顯著。本發(fā)明以廢治廢，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用，提高了粉煤灰的利用率。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1取10克氫氧化鈉與50克粉煤灰混合均勻后放入馬弗爐中，在200°C下煅燒0. 5h， 待冷卻后研磨過(guò)篩GO目)。取50克煅燒樣和50克蒸餾水在四口燒瓶中混合攪拌至恒溫水浴鍋溫度上升到70°C后停止攪拌，恒溫凝膠2h，繼續(xù)升溫至100°C后再恒溫晶化3. 5h,抽濾，用蒸餾水洗至中性，放入烘箱并在100°C下烘干，冷卻后研磨過(guò)篩(160目)，得到改性粉煤灰。取實(shí)施例1得到的改性粉煤灰和改性前的原灰進(jìn)行陽(yáng)離子交換容量的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)經(jīng)改性后的粉煤灰陽(yáng)離子交換容量明顯增高。表1粉煤灰改性前后陽(yáng)離子交換容量對(duì)照
灰樣陽(yáng)離子交換容量(mmol/lOOg)原粉煤灰5改性粉煤灰73
用實(shí)施例1得到的改性粉煤灰對(duì)濃度為100mg/L的氨氮廢水進(jìn)行處理取改性粉煤灰4g與50mL氨氮廢水在往復(fù)式水浴恒溫(25°C)振蕩器上反應(yīng)lh，對(duì)氨氮的去除率從原灰的14%增加到84%。實(shí)施例2取20克氫氧化鈉與50克粉煤灰混合均勻后放入馬弗爐中，在400°C下煅燒0. 8h， 待冷卻后研磨過(guò)篩(60目)。取50克煅燒樣和150克蒸餾水在四口燒瓶中混合攪拌至恒溫水浴鍋溫度上升到70°C后停止攪拌，恒溫凝膠1. 8h，繼續(xù)升溫至100°C后再恒溫晶化4h，抽濾，用蒸餾水洗至中性，放入烘箱并在105°C下烘干，冷卻后研磨過(guò)篩(180目)，得到改性粉煤灰。取實(shí)施例2得到的改性粉煤灰和改性前的原灰進(jìn)行陽(yáng)離子交換容量的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)經(jīng)改性后的粉煤灰陽(yáng)離子交換容量明顯增高。表2粉煤灰改性前后陽(yáng)離子交換容量對(duì)照
權(quán)利要求
1.一種用于處理氨氮廢水的改性粉煤灰，其特征在于，通過(guò)如下方法制得將NaOH與粉煤灰按照質(zhì)量比0. 2 0. 6 1的比例混合均勻后在200°C 500°C下煅燒0. 5 lh，待冷卻后研磨過(guò)40 100目篩，然后加入1 5倍重量的水，混合，攪拌，升溫至70°C后停止攪拌，恒溫1. 5 2h，再升溫至100°C，恒溫3 4h，抽濾，用水洗至中性，100°C 110°C下烘干，冷卻后研磨過(guò)160 200目篩，得改性粉煤灰。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于處理氨氮廢水的改性粉煤灰，其特征在于，所述煅燒溫度為400°C。
全文摘要
一種用于處理氨氮廢水的改性粉煤灰，通過(guò)如下方法制得將NaOH與粉煤灰按比例混合均勻后在低溫下煅燒，待冷卻后研磨過(guò)篩，然后加入1～5倍重量的水，混合，攪拌，升溫至70℃后停止攪拌，恒溫凝膠1.5～2h，再升溫至100℃，恒溫晶化3～4h，抽濾，用水洗至中性，烘干，冷卻后研磨過(guò)篩，制得。本發(fā)明通過(guò)用氫氧化鈉低溫煅燒水熱合成對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，破壞了粉煤灰的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，縮短了改性時(shí)間并在低加堿量的條件下生成了新的沸石礦物相，增大了粉煤灰的比表面積，提高了粉煤灰的陽(yáng)離子交換性能。使用本發(fā)明改性后的粉煤灰對(duì)氨氮廢水進(jìn)行處理，去除效果顯著。本發(fā)明以廢治廢，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用，提高了粉煤灰的利用率。
文檔編號(hào)B01J20/16GK102188953SQ20111008584
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者程芳琴, 郭彥霞, 陳瀟晶 申請(qǐng)人:山西大學(xué)