一种处理尿液中高浓度氨氮方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明公开了一种处理尿液中高浓度氨氮的方法，属于废水处理领域。
【背景技术】
[0002]尿液呈弱酸性，pH值约为6.5，主要成分有尿素、氨、磷酸盐、有机物质、细菌等。而尿液中大部分氮以氨氮的形式存在，人类尿液中的氨氮已经占到了废水处理中进水氨氮负荷的80%。氨氮的大量排放，不仅造成了水环境的污染、水体富营养化及水体发生赤潮等现象，而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物的繁殖而形成生物垢，堵塞管道和用水设备，影响热交换。
[0003]目前，处理尿液中的高浓度氨氮主要有气浮法，石顺存、万圣明等人采用苦土粉及副产磷酸等化工副产品进行化学气浮法处理，氨氮去除效果好，技术可行，环境效果明显，但只能做到高浓度氨氮预处理效果，尿液中的高氨氮仍未去除，容易产生环境污染。而在尿液分离处理技术中，尿液水解细菌首先将其中的尿素转化为氨氮，导致系统中PH的迅速增加。同时氨氮在空气中的挥发现象同样会造成空气污染。用吸附剂除氨氮的方法也有，比如公开号为CN102060399A，名称为“有机复合脱氮剂处理高浓度氨氮废水的除氨氮装置”，该专利通过添加有机复合脱氮剂去除废水中高浓度氨氮，脱氮剂解决了废水处理行业中氨氮难以处理、和处理费用高的难题，将氨氮处理变得更加便捷、经济实用。无需大的设备投入和改造，剂量直接投加即可使用，但是本发明是与吹脱法相结合，会导致氨气进入大气而引起二次污染。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前有机复合脱氮剂结合吹脱法在高浓度氨氮废水处理过程中存在氨气排放，造成环境二次污染问题，提供了一种有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石纳米磁性吸附材料，吸附废水中高浓度氨氮，且饱和后能老化吸附材料表层，在外加磁场和水流冲刷作用下，实现吸附材料的更新，无需再生。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
(1)镁铝铁水滑石制备:分别称取3.8?6.0g硝酸镁、4.2?9.7g硝酸铝，6.1?18.9g硝酸铁溶解在300?500ml含有4.3?7.6g尿素的无水乙醇溶液中，室温下搅拌Ih后，倒入水热反应釜中加热至140°C，反应13?14h ;冷却至室温；用乙醇和去离子水清洗二遍后在60°C下干燥6h，得到纳米镁铝铁水滑石；
(2)磁化:将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡8h，置于马弗炉中，在温度为105°C下烘干，靠近磁场磁化；
(3)改性:将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入到10?50g的有机复合脱氮剂中，搅拌40?60min ；
(4)烘干:将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保护条件下烘干； (5)活化:在温度为800°C 9?00°C下煅烧5?7h，即可。
[0006]所述有机复合脱氮剂由乳酸乙酯、环丙基甲酸乙酯、氨基丁酸三种，以质量比计，50%?60%的乳酸乙酯，20%?40%的环丙基甲酸乙酯，10%?40%氨基丁酸。
[0007]一种尿液液中高浓度氨氮的具体应用方法为:
(1)将制备得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比6:1配成黏稠液，将黏稠液凃于蜂窝陶瓷表层，涂层厚度为3?6 cm，将涂过黏稠液的蜂窝陶瓷在通风状态下干燥10?20min，所述的胶粘剂以重量份数计为15份聚酰亚胺二甲基乙酰胺、35份二氯甲基二甲苯、25份苯乙烯和25份二戊乙烯；
(2)将涂过黏稠液的蜂窝陶瓷置于吸附塔中，每层蜂窝陶瓷安装高度为10?50cm，空隙高度为50?100 cm，让氨氮浓度为5000?10000mg/L的尿液流经吸附塔，流速控制5?15m3/h，吸附塔内停留时间40?60min，直到蜂窝陶瓷表面的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层；
(3)在尿液水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落；
(4)最后测定废水出水中氨氮含量。
[0008]本发明的原理:镁铝铁水滑石材料具有比表面积大，属于介孔材料物质，经有机复合脱氮剂改性后对废水中氨氮具有吸附性能，更重要的是，有机复合脱氮剂的加入，能够使得吸附材料吸附氨氮达到饱和后能自行层层脱落，实现吸附材料表面的更新，重新吸附废水中的高浓度氨氮，而脱落后的残留物在水流冲刷和外加磁场作用分离。
[0009]本发明的有益效果是:
(1)无氨气产生，不会导致环境二次污染；
(2)制备得到有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石纳米磁性吸附材料，吸附废水中高浓度氨氮，且饱和后能老化吸附材料表层，在外加磁场和水流冲刷作用下，实现吸附材料的更新，无需再生。
【具体实施方式】
[0010]首先分别称取3.8?6.0g硝酸镁、4.2?9.7g硝酸铝，6.1?18.9g硝酸铁溶解在300?500ml含有4.3?7.6g尿素的无水乙醇溶液中，室温下搅拌Ih后，倒入水热反应釜中加热至140°C，反应13?14h ;冷却至室温；用乙醇和去离子水清洗二遍后在60°C下干燥6h，得到纳米镁铝铁水滑石；将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡8h，置于马弗炉中，在温度为105°C下烘干，靠近磁场磁化；将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入10?50g有机复合脱氮剂中，其中有机复合脱氮剂包含50%?60%的乳酸乙酯，20%?40%的环丙基甲酸乙酯，10%?40%氨基丁酸，再搅拌40?60min ;将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保护条件下烘干；在温度为800°C?900°C下煅烧5?7h，即可。得到的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料与胶粘剂按质量比6:1配成黏稠液，将黏稠液凃于蜂窝陶瓷表层，涂层厚度为3?6 cm，将涂过黏稠液的蜂窝陶瓷在通风状态下干燥10?20min ;再将涂过黏稠液的蜂窝陶瓷置于吸附塔中，每层安装高度为10?50 cm，空隙高度为50?100 cm，让氨氮浓度为5000?10000mg/L的尿液流经吸附塔，流速控制5?15m3/h，吸附塔内停留时间40?60min，直到蜂窝陶瓷表面的有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石磁性纳米吸附材料氨氮吸附达到饱和，有机复合脱氮剂老化镁铝铁水滑石磁性纳米材料表层；在尿液水流的冲刷和外加磁场作用下，老化的吸附材料表层层层脱落；最后测定废水出水中氨氮含量。
[0011]实例I
首先分别称取6.0g硝酸镁、4.8g硝酸铝，15.6g硝酸铁溶解在350ml含有7.0g尿素的无水乙醇溶液中，在室温下搅拌Ih后倒入水热反应釜中加热至140°C，反应12h，冷却至室温，用乙醇和去离子水清洗二遍后在60°C下干燥6h，得到纳米镁铝铁水滑石，再将上述制备的纳米镁铝铁水滑石依次用质量浓度为36.5%的浓盐酸和饱和氢氧化钾溶液浸泡8h，置于马弗炉中，在温度为105°C下烘干，靠近磁场磁化，接着将经酸洗、碱浸和磁化后的纳米镁铝铁水滑石材料浸入到1g的有机复合脱氮剂中，其中其包含5.0g乳酸乙酯，2.0g环丙基甲酸乙酯，3.0g氨基丁酸，再搅拌40min，再将改性后的纳米镁铝铁水滑石材料用去离子水清洗3遍，在氮气保护条件下烘干，在温度