含天然矿物质的用于地表水体治理的氨氮去除剂及制备方法与流程

本发明涉及地表水治理领域，更加涉及一种用于地表水治理的氨氮去除剂及制备方法。
背景技术：
：在人们生活水平不断提高、经济快速发展的今天，环境污染问题逐渐成为困扰人们身心健康的主要问题，而水体污染恰恰是最为重要的一个方面，且近几年来重点污染源考核结果及地表水监测结果表明，水体指标中氨氮超标现象仍较严重。认清氨氮的来源，了解其危害，采取有效的处理措施成为保护水环境不被氨氮污染的必要环节。氨氮(简称nh3-n)，指水中以游离氨(nh3)和铵盐(nh4+)形式存在的氮，两者的组成比决定于水的ph值和温度，当ph值偏高时，游离氨的比例较高反之，则氨盐的比例较高，水温则相反。环瑞氨氮去除剂是指环瑞针对各行业污水研发的去除水中氨氮的药剂。水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，焦化、合成氨等工业废水。生活污水中平均含氮量每人每年可达2.5kg-4.5kg,雨水径流以及农用化肥的流失也是氮的重要来源。另外，氨氮还来自钢铁、石化、焦化、合成氨、发电、水泥等化工厂向环境中排放工业废水、含氨的气体粉尘和烟雾；随着人民生活水平的不断提高，私家车也越来越多，大量的自用轿车和各种型号的货车等交通工具也向环境空气排放一定量含氨汽车尾气。这些气体中氨溶于水中，形成氨氮。针对上述污染因素，氨氮所带来的危害也不容小觑：1.对人体健康的影响氨在自然环境中会进行氨的硝化过程，即有机物的生物分解转化环节，氨化作用将复杂有机物转换为氨氮。速度较快，硝化作用是在亚硝化菌、硝化菌作用下，在好氧条件下，将氨氮氧化成硝酸盐和亚硝酸盐；反硝化作用是在外界提供有机碳源情况下，由反硝化菌把硝酸盐和和亚硝酸盐还原成氮气。氨氮在水体中硝化作用的产物硝酸盐和亚硝酸盐对饮用水有很大危害。硝酸盐和亚硝酸盐浓度高的饮用水可能对人体造成两种健康危害，长期饮用对身体极为不利，即诱发高铁血红蛋白症和产生致癌的亚硝胺。硝酸盐在胃肠道细菌作用下，可还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐可与血红蛋白结合形成高铁血红蛋白，造成缺氧。2.对生态环境的影响氨氮对水生物起危害作用的主要是游离氨。其毒性比铵盐大几十倍，并随碱性的增强而增大。氨氮毒性与池水的ph值及水温有密切关系，一般情况，ph值与水温愈高，毒性愈强，对鱼的危害类似于亚硝酸盐。鱼类对水中氨氮比较敏感，有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害为：摄食降低，生长减慢；组织损伤，降低氧在组织间的输送；鱼和虾均需要与水体进行离子交换(钠、钙等)，氨氮过高会增加鳃的通透性，损害鳃的离子交换功能；使水生生物长期处于应激状态，增加动物对疾病的易感性，降低生长速度；降低生殖能力，减少怀卵量，降低卵的存活率，延迟产卵繁殖。急性氨氮中毒危害为：水生生物表现为亢奋、在水中丧失平衡、抽搐，严重者甚至死亡。有鉴于此，本发明人专门研发了一种含天然矿物质的氨氮去除剂及制备方法，本案由此产生。技术实现要素：本发明第一方面提供一种由天然矿物混合而成的粉末状氨氮去除剂，按重量份计，其包括：斜发沸石50～60份，麦饭石5～10份，高cec黏土矿物5～10份，硫酸铝20～30份，硫酸钙10～20份，氧化镁1～10份，硅藻土15～20份，改性膨润土20～25份，改性火山岩10～15份，凹凸棒土5～10份。作为本发明的一种实施方式，所述原料按以下重量份数配比组成：斜发沸石55份，麦饭石10份，高cec黏土矿物8份，硫酸铝25份，硫酸钙20份，氧化镁5份，硅藻土15份，改性膨润土25份，改性火山岩10份，凹凸棒土10份。作为本发明的一种实施方式，所述原料按以下重量份数配比组成：斜发沸石60份，麦饭石5份，高cec黏土矿物10份，硫酸铝30份，硫酸钙15份，氧化镁10份，硅藻土15份，改性膨润土20份，改性火山岩15份，凹凸棒土8份。作为本发明的一种实施方式，所述原料按以下重量份数配比组成：斜发沸石50份，麦饭石8份，高cec黏土矿物8份，硫酸铝25份，硫酸钙10份，氧化镁6份，硅藻土12份，改性膨润土23份，改性火山岩12份，凹凸棒土5份。作为本发明的一种实施方式，所述高cec黏土矿物为蒙脱石、伊利石、海泡石中的至少一种。作为本发明的一种实施方式，所述改性膨润土的制备方法如下：(1)取膨润土放入烧杯中，加入稀硫酸(质量浓度60％)溶液，边加边搅拌，直至搅拌均匀；(2)将步骤(1)所得溶液搅拌30min后静置2h；(3)将静置后的溶液放置在低速离心机在5000r/min条件下进行离心分离，取出剩余固体；(4)将步骤(3)所得固体用蒸馏水洗涤至中性；(5)将步骤(4)所得产物放入烘箱中，在105℃的条件下进行烘干置恒重，得到改性膨润土固体；(6)将改性膨润土固体研磨至粉末状，过100目筛，得改性膨润土。作为本发明的一种实施方式，所述改性火山岩的制备方法如下：s01将火山岩颗粒研磨至100～200目；s02用去离子水将所得火山岩粉末多次洗涤后晾干；s03选取100g晾干后的火山岩粉末置于1000ml烧杯中，用浓度0.8mol/l的mncl2·4h2o溶液浸泡30min，固液比例分别为1：8，浸泡结束后取出晾干待用；s03将如s03中晾干后的火山岩粉末置于1000ml烧杯中，用浓度1.25％(g/l)的kmno4溶液浸泡30min，固液比例分别为1：8，浸泡结束后取出晾干待用；s05用去离子水将s04中晾干后的火山岩粉末冲洗干净，并重复s03和s04改性操作6次；s06以上操作结束后所得即为改性火山岩。本发明第二方面提供一种所述的氨氮去除剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按组份准备原料：斜发沸石、麦饭石、黏土矿物、高岭石、硫酸钙、硫酸铝、氧化镁、硅藻土、改性膨润土、改性火山岩及凹凸棒土；步骤2：分别将步骤1中得到的原料斜发沸石、麦饭石、高cec黏土矿物进行粉碎，粉碎后300～400目过筛，得到相应的粉末，备用；步骤3：取步骤2得到的斜发沸石粉末、麦饭石粉末、高cec黏土矿物粉末进行混合，并将混合的粉末在150℃条件下加热和二次粉碎，持续20-30min，待冷却后备用；步骤4：将步骤3中搅拌均匀并冷却后的材料与硫酸铝、硫酸钙、氧化镁、硅藻土份、改性膨润土、改性火山岩、凹凸棒土，放入搅拌机中，搅拌均匀；步骤5：将步骤4中制得的材料继续粉碎，粉碎后300～400目过筛，即可制得氨氮去除剂。有益效果：1.本发明是一种用于地表水治理的氨氮去除剂及制备方法。本发明由斜发沸石、麦饭石、黏土矿物、高岭石、硫酸钙、硫酸铝、氧化镁、硅藻土、改性膨润土、改性火山岩及凹凸棒土等天然矿物混合而成，能使地表水体中的氨氮转化分解并絮凝沉降，且在反应过程中对水体ph值影响很小，本发明除了能与铵根离子形成沉淀之外，还可通过斜发沸石、麦饭石、黏土矿物、高岭石、硅藻土、改性膨润土、改性火山岩及凹凸棒土对水体中的氨氮进行离子交换，该氨氮去除剂无毒无害、反应速度快，在地表水体氨氮治理过程中，其生成物稳定，不会分解成有毒物质，从而水质得以改善。2.本发明以天然矿物质为主要成分，无需大规模施工设备，只需进行简单喷洒并搅拌促使氨氮去除剂与水体充分混合即可，便可去除地表水体中的氨氮。3.本发明的有益效果为：本发明无毒无害、反应速度快和净化效果好，在去除氨氮的过程中，其生成物稳定，不再返溶至水体当中附图说明图1：实施例1的测试结果。图2：河道治理前的照片。图3：河道治理2周后的照片。图4：河道治理1个月后的照片。具体实施方式为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。此外，应当理解，本文所述的任何数值范围旨在包括归入其中的所有子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括介于(并包括)所述最小值1和所述最大值10之间的所有子范围，即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。本发明第一方面提供一种由天然矿物混合而成的粉末状氨氮去除剂，按重量份计，其包括：斜发沸石50～60份，麦饭石5～10份，高cec黏土矿物5～10份，硫酸铝20～30份，硫酸钙10～20份，氧化镁1～10份，硅藻土15～20份，改性膨润土20～25份，改性火山岩10～15份，凹凸棒土5～10份。作为本发明的一种实施方式，所述原料按以下重量份数配比组成：斜发沸石55份，麦饭石10份，高cec黏土矿物8份，硫酸铝25份，硫酸钙20份，氧化镁5份，硅藻土15份，改性膨润土25份，改性火山岩10份，凹凸棒土10份。作为本发明的一种实施方式，所述原料按以下重量份数配比组成：斜发沸石60份，麦饭石5份，高cec黏土矿物10份，硫酸铝30份，硫酸钙15份，氧化镁10份，硅藻土15份，改性膨润土20份，改性火山岩15份，凹凸棒土8份。作为本发明的一种实施方式，所述原料按以下重量份数配比组成：斜发沸石50份，麦饭石8份，高cec黏土矿物8份，硫酸铝25份，硫酸钙10份，氧化镁6份，硅藻土12份，改性膨润土23份，改性火山岩12份，凹凸棒土5份。作为本发明的一种实施方式，所述高cec黏土矿物为蒙脱石、伊利石、海泡石中的至少一种。作为本发明的一种实施方式，所述改性膨润土的制备方法如下：(1)取膨润土放入烧杯中，加入稀硫酸溶液，边加边搅拌，直至搅拌均匀；(2)将步骤(1)所得溶液搅拌30min后静置2h；(3)将静置后的溶液放置在低速离心机在5000r/min条件下进行离心分离，取出剩余固体；(4)将步骤(3)所得固体用蒸馏水洗涤至中性；(5)将步骤(4)所得产物放入烘箱中，在105℃的条件下进行烘干置恒重，得到改性膨润土固体；(6)将改性膨润土固体研磨至粉末状，过100目筛，得改性膨润土。作为本发明的一种实施方式，所述改性火山岩的制备方法如下：s01将火山岩颗粒研磨至100～200目；s02用去离子水将所得火山岩粉末多次洗涤后晾干；s03选取100g晾干后的火山岩粉末置于1000ml烧杯中，用浓度0.8mol/l的mncl2·4h2o溶液浸泡30min，固液比例分别为1：8，浸泡结束后取出晾干待用；s03将如s03中晾干后的火山岩粉末置于1000ml烧杯中，用浓度1.25％(g/l)的kmno4溶液浸泡30min，固液比例分别为1：8，浸泡结束后取出晾干待用；s05用去离子水将s04中晾干后的火山岩粉末冲洗干净，并重复s03和s04改性操作6次；s06以上操作结束后所得即为改性火山岩。本发明第二方面提供一种所述的氨氮去除剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按组份准备原料：斜发沸石、麦饭石、黏土矿物、高岭石、硫酸钙、硫酸铝、氧化镁、硅藻土、改性膨润土、改性火山岩及凹凸棒土；步骤2：分别将步骤1中得到的原料斜发沸石、麦饭石、高cec黏土矿物进行粉碎，粉碎后300～400目过筛，得到相应的粉末，备用；步骤3：取步骤2得到的斜发沸石粉末、麦饭石粉末、高cec黏土矿物粉末进行混合，并将混合的粉末在150℃条件下加热和二次粉碎，持续20-30min，待冷却后备用；步骤4：将步骤3中搅拌均匀并冷却后的材料与硫酸铝、硫酸钙、氧化镁、硅藻土份、改性膨润土、改性火山岩、凹凸棒土，放入搅拌机中，搅拌均匀；步骤5：将步骤4中制得的材料继续粉碎，粉碎后300～400目过筛，即可制得氨氮去除剂。在水库、河川、自然湖泊等中频繁发生的氨氮污染现象主要是游离氨(nh3)和铵盐(nh4+)形式造成的。氨氮主要影响水生生物的酶水解反应和膜稳定性，可导致水生生物的大批死亡。本氨氮去除剂包含的斜发沸石和高cec黏土矿物，可以吸附大量的氨氮，与氨氮相结合进行离子交换。水质改善剂以污物颗粒包裹的形式凝结污物颗粒，产生净化效果。本发明采用的斜发沸石是国内储量丰富的天然沸石。沸石结晶气孔发达，具有离子交换容量在200meq/100g以上的特性。这些斜发沸石在(si,al)o4四面体中，si4+部分以al3+替换，使得负电荷(-)和正(+)电荷之间失去平衡，导致其在结构上变为负(-)状态。这样用正离子代替负电的转换状态，表面用正(+)的状态来交换。表面的“正离子”可以很容易地跟其他离子交换。本发明采用了的造岩矿物是石英、白云母和长石等重要且无害于水生态的矿物。增加凝聚物的比重，诱导沉淀，特别是白云母具有靜菌作用，还起到了防止藻类在沉淀的沉积物中繁殖的作用。石英、白云母和长石可以分别单独使用或两种以上组合使用。最好的组合是石英、白云母和长石混合使用，重量比为5-8:3-7:1-5，因为能有效地调节凝聚物的形成和沉淀速度，所以效果更好。本发明采用了高cec粘土矿物是粘土矿物中具有高温回收能力(cec)的矿物，在蛭石(vermiculite)，蒙脱石(montmorillonite)和伊利石(illite)中选择1种以上最为宜。这些粘土矿物也具有净菌作用，可防止藻类在沉淀的沉积物中重复繁殖。本发明采用了麦饭石，具有吸附性、溶解性、调节性、生物活性和矿化性，是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石，可有效吸附重金属，降低水体生物毒性。我们把含有上述要素的环保活性天然矿物氨氮去除剂加工成粉末状。具体来说，各种组成要素过筛选取，将小于300目的粉末粉碎，将粉碎的粉末混合，使用类似雷蒙磨的加热装置，将混合粉末加热至150℃后在经过20-30min的加热，制造完成。因此，本发明被加工成粉末，将氨氮去除剂在被污染的水域直接喷洒，凝结富集污染物，通过沉淀及分解改善水质，拥有以天然矿物为主材，不破坏水生生物的生存环境的特质。本发明氨氮去除剂适用于水库、河流、天然湖泊、地下水中的水华、赤潮以及被各种污染物污染的水源。以下为了帮助理解这项发明，以下示例举例说明本发明对于该行业来说的重要性。以此来明确这些变化和修改属于附加的专利申请范围也是理所当然的。实验例1：污染水体小试选取原料按以下重量份数配比组成：斜发沸石55份，麦饭石10份，高cec黏土矿物8份，硫酸铝25份，硫酸钙20份，氧化镁5份，硅藻土15份，改性膨润土25份，改性火山岩10份，凹凸棒土10份。所述改性膨润土的制备方法如下：(1)取膨润土放入烧杯中，加入稀硫酸溶液，边加边搅拌，直至搅拌均匀；(2)将步骤(1)所得溶液搅拌30min后静置2h；(3)将静置后的溶液放置在低速离心机在5000r/min条件下进行离心分离，取出剩余固体；(4)将步骤(3)所得固体用蒸馏水洗涤至中性；(5)将步骤(4)所得产物放入烘箱中，在105℃的条件下进行烘干置恒重，得到改性膨润土固体；(6)将改性膨润土固体研磨至粉末状，过100目筛，得改性膨润土。所述改性火山岩的制备方法如下：s01将火山岩颗粒研磨至100～200目；s02用去离子水将所得火山岩粉末多次洗涤后晾干；s03选取100g晾干后的火山岩粉末置于1000ml烧杯中，用浓度0.8mol/l的mncl2·4h2o溶液浸泡30min，固液比例分别为1：8，浸泡结束后取出晾干待用；s03将如s03中晾干后的火山岩粉末置于1000ml烧杯中，用浓度1.25％(g/l)的kmno4溶液浸泡30min，固液比例分别为1：8，浸泡结束后取出晾干待用；s05用去离子水将s04中晾干后的火山岩粉末冲洗干净，并重复s03和s04改性操作6次；s06以上操作结束后所得即为改性火山岩。本实施例第二方面提供一种所述的氨氮去除剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按组份准备原料：斜发沸石、麦饭石、黏土矿物、高岭石、硫酸钙、硫酸铝、氧化镁、硅藻土、改性膨润土、改性火山岩及凹凸棒土；步骤2：分别将步骤1中得到的原料斜发沸石、麦饭石、高cec黏土矿物进行粉碎，粉碎后300～400目过筛，得到相应的粉末，备用；步骤3：取步骤2得到的斜发沸石粉末、麦饭石粉末、高cec黏土矿物粉末进行混合，并将混合的粉末在150℃条件下加热和二次粉碎，持续20-30min，待冷却后备用；步骤4：将步骤3中搅拌均匀并冷却后的材料与硫酸铝、硫酸钙、氧化镁、硅藻土份、改性膨润土、改性火山岩、凹凸棒土，放入搅拌机中，搅拌均匀；步骤5：将步骤4中制得的材料继续粉碎，粉碎后300～400目过筛，即可制得氨氮去除剂。取出2烧杯水样，左边不投加氨氮去除剂，右边投加氨氮去除剂，测试结果见图1；并在反应后检测水质数据。由图1可知，右边投加氨氮去除剂的水体透亮，浊度降低。检测对象phnh3-h(mg/l)左7.35.2右7.51.3如上述所示，投加氨氮去除剂可以降低色色，从而提高透明度效果明显。与此同时，ph值变化不大，氨氮污染物得到有效去除。实验例2：地表水体治理选取原料按以下重量份数配比组成：斜发沸石60份，麦饭石5份，高cec黏土矿物10份，硫酸铝30份，硫酸钙15份，氧化镁10份，硅藻土15份，改性膨润土20份，改性火山岩15份，凹凸棒土8份。实验对象是位于雄安新区一处河道。该河道长期接纳生活污水，存量污染严重，氨氮污染问题突出。实验对象的有效蓄水量约为1000m3，投加量800ppm，共计8吨的氨氮去除剂；测试结果见图2～4。图3和图4分别为河道在投加氨氮剂后的变化图。如图2所示，在投加氨氮去除剂之前，水的能见度为0，水体呈墨绿色。水质改善之后，水体透亮，随着时间的推移，水质颜色也逐渐变淡。2周后水体变得清澈见底。在河道治理实验中，在投加氨氮去除剂1个月后(图4)与投加1周后(图3)相比，水体依旧透亮，没有染色现象，可以清楚地看到底泥，说明水体能见度很高。考虑到自然因素，本发明含天然活性矿物质氨氮去除剂能起到很好的长期效果。在产业上的可利用性本发明可用于各种地表水氨氮污染治理，并且不会影响自然生态，有利于环保产业的发展。当前第1页12