一种生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置的制作方法

1.本实用新型涉及亚硝氮型铵催化剂生产技术领域，尤其是涉及一种生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置。


背景技术：

2.针对低浓度氨氮污染的实际市政水体的氨氮的催化氧化处理，目前使用的催化剂制备方法主要有接触挂膜法。(
①
专利申请号： 201910744152.5，专利申请公布号：cn 110508289 a，专利名称为一种用于催化氧化去除水中铁、锰和氨氮的活性滤料制备系统。)
3.接触挂膜法：利用高锰酸钾mn
2+
和fe
2+
，mn
2+
和fe
2+
被高锰酸钾氧化生成的铁锰氧化物被截留在石英砂的表面并逐渐形成一层不容易脱落且具有催化氧化nh
4+
作用的铁锰氧化膜，该制备方法存在以下缺点：1.催化剂制备周期长，为1-4个月；2.基材石英砂上铵催化剂负载率低，对市政水体氨氮的催化反应速率低下；3.催化剂制备系统包括挂膜水箱、静态混合器、药剂投加系统、制备主体系统、正向低流速挂膜循环回路、正向高流速挂膜循环回路和逆向低流速挂膜循环回路，需定期进行气水反冲洗，能耗高，操作复杂；4.氨氮氧化产物无法长期稳定在亚硝氮，极易转化为硝氮，该方法无法实现铵催化剂的快速高效制备，制备过程产率低，能耗高，操作复杂，且氨氮氧化产物无法长期稳定在亚硝氮。
4.因此，针对上述问题本实用新型急需提供一种生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置，通过生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置的设备设计以解决现有技术中存在的周期长、产率低、制备系统复杂、能耗高、氨氮氧化产物无法长期稳定在亚硝氮等问题。
6.一种生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置，
7.包括微量元素储存罐a、铁锰盐储存罐和高锰酸钾储存罐；
8.微量元素储存罐a通过管路连通有y型三通a，y型三通a的另两端分别连通第一混合管和第二混合管，第一混合管和第二混合管的另一端分别连通y型三通b的两端；y型三通b的另一端通过管路连通有混合器，铁锰盐储存罐通过管路与第一混合管连通；高锰酸钾储存罐通过管路与第二混合管连通；
9.混合器通过管路与铁锰氧化物储存罐连通，铁锰氧化物储存罐的排液口通过管路分别与微量元素储存罐a和微量元素储存罐b连通。
10.优选地，微量元素储存罐a和y型三通a之间连通有第一蠕动泵和第一球阀；
11.铁锰盐储存罐与第一混合管之间连通有第二蠕动泵和第二球阀；
12.高锰酸钾储存罐与第二混合管之间连通有第三蠕动泵和第三球阀；
13.铁锰氧化物储存罐与微量元素储存罐a之间连通有第四蠕动泵和第四球阀；
14.微量元素储存罐b与第四蠕动泵之间连通有第五蠕动泵和第五球阀；
15.还包括控制器和设于铁锰氧化物储存罐内的液位计，液位计与控制器电连接，第一蠕动泵、第二蠕动泵、第三蠕动泵、第四蠕动泵、第五蠕动泵、第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀和第五球阀均与控制器电连接。
16.优选地，铁锰氧化物储存罐内设有将微滤膜丝组件。
17.优选地，微滤膜丝组件中设有多束微滤膜丝，微滤膜丝的两端连通有集水管，排液口与集水管连通。
18.优选地，微滤膜丝采用微滤膜或超滤膜。
19.优选地，微滤膜丝的孔径为0.2微米，微滤膜丝的外径为1.1mm，微滤膜丝的装填面积为50m2。
20.优选地，铁锰氧化物储存罐的底部呈倒尖型。
21.优选地，铁锰氧化物储存罐底部设有底部排料口与排料管连通，排料管上设有排料阀。
22.优选地，铁锰氧化物储存罐内设有曝气管，曝气管连通有曝气装置。
23.优选地，混合器为静态混合器。
24.本实用新型提供的一种生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置与现有技术相比具有以下进步：
25.1.本实用新型提供的生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置，可用于原料高浓度，高流速条件下制备铵催化剂，可实现制备用水和原料的循环利用，可实现自动化控制，制备流程简单，可操作性强，产率高，成本低，可实现铵催化的大规模制备；铁锰氧化物储存罐为铁锰氧化物储存罐，通过铁锰氧化物储存罐中液位的变化，即可自动化制备过程的关停与抽滤产水的回用，流程简单，易于操作。
26.2.本实用新型提供的生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置，大大提高了水循环利用率，通过对抽滤产水的自动化回用，解决了大量制备废水外排，水资源浪费难题，溶液重复利用次数高达14次，在微量元素储存罐b里加入钙镁硅元素可以实现一次性投加，可满足循环水中始终存在钙镁硅元素，也满足催化剂掺杂所需用量；生产亚硝氮型铵催化剂制备效率大大提高，该装置的产量高达 300-450g/d，是接触挂膜法的150倍；铁锰氧化物储存罐里加曝气，这个可以防止膜通量衰减过快，也能用于活化催化剂。
27.3.当铁锰氧化物储存罐中液位到达500l时，液位计将信号通过控制器传至第四蠕动泵和第五蠕动泵，自动开启第四蠕动泵和第五蠕动泵，第四蠕动泵控制微滤膜丝抽滤产水流量，微滤膜丝组件用于过滤铁锰氧化物固体，微量元素储存罐b中的溶解有nahco3用于中和亚硝氮型铵催化剂制备过程中产生的酸，避免溶液循环利用过程中酸化严重，从而影响材料性能；当铁锰氧化物储存罐中液位到达950l时，液位计将信号通过控制器分别传至第一蠕动泵、第二蠕动泵、第三蠕动泵、第四蠕动泵、第五蠕动泵，自动关闭上述五台蠕动泵，此时完成催化剂的制备，关闭曝气装置，将微滤膜组丝上残留的催化剂冲洗下来，催化剂沉积到储存罐斗底，打开第六球阀，收集铁锰氧化物固体物，即可得到固体亚硝氮型铵催化剂。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对
具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型中所述生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置的结构示意图；
30.图2为本实用新型中所述生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置的电路图。
31.附图标记说明：
32.1、微量元素储存罐a，2、第一蠕动泵，3、铁锰盐储存罐，4、高锰酸钾储存罐，5、第一球阀，6、第二蠕动泵，7、第三蠕动泵，8、第二球阀，9、y型三通a，10、第三球阀，11、y型三通b，12、混合器， 13、铁锰氧化物储存罐，14、微滤膜丝组件，15、第四球阀，16、第四蠕动泵，17、第五蠕动泵，18、第五球阀，19、微量元素储存罐b，20、第六球阀，21、液位计，22、控制器，23、第一混合管， 24、第二混合管，25、排液口。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.如图1、图2所示，本实用新型提供的生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置，
37.包括微量元素储存罐a1、铁锰盐储存罐3和高锰酸钾储存罐4；
38.微量元素储存罐a1通过管路连通有y型三通a 9，y型三通a 9的另两端分别连通第一混合管23和第二混合管24，第一混合管 23和第二混合管24的另一端分别连通y型三通b11的两端；y型三通b11的另一端通过管路连通有混合器12，铁锰盐储存罐3通过管路与第一混合管23连通；高锰酸钾储存罐4通过管路与第二混合管24连通；
39.混合器12通过管路与铁锰氧化物储存罐13连通，铁锰氧化物储存罐13的排液口25通过管路分别与微量元素储存罐a1和微量元素储存罐b19连通。
40.微量元素储存罐a1和y型三通a 9之间连通有第一蠕动泵2，第一蠕动泵2与y型三通a 9之间的管路上设有第一球阀5；
41.铁锰盐储存罐3与第一混合管23之间连通有第二蠕动泵6，第二蠕动泵6与第一混合管23之间的管路上设有第二球阀8；
42.高锰酸钾储存罐4与第二混合管24之间连通有第三蠕动泵7，第三蠕动泵7与第二混合管24之间的管路上设有第三球阀10；
43.铁锰氧化物储存罐13与微量元素储存罐a1之间连通有第四蠕动泵16，铁锰氧化物储存罐13与第四蠕动泵16之间的管路上设有第四球阀15；
44.微量元素储存罐b19与第四蠕动泵16之间连通有第五蠕动泵 17，微量元素储存罐b19与第五蠕动泵17之间的管路上设有第五球阀18；
45.还包括控制器和设于铁锰氧化物储存罐13内的液位计21，液位计21与控制器22电连接，第一蠕动泵2、第二蠕动泵6、第三蠕动泵7、第四蠕动泵16、第一球阀5、第二球阀8、第三球阀10、第四球阀15和第五球阀18均与控制器电连接。
46.铁锰氧化物储存罐13内设有将微滤膜丝组件14。
47.微滤膜丝组件14中设有多束微滤膜丝，微滤膜丝的两端连通有集水管，排液口25与集水管连通。
48.微滤膜丝采用微滤膜或超滤膜。
49.微滤膜丝的孔径为0.2微米，微滤膜丝的外径为1.1mm，微滤膜丝的装填面积为50m2。
50.微滤膜丝组件14的工作原理是液体通过微滤膜丝的孔进入到微滤膜丝内部，同时实现过滤，将滤渣阻挡在微滤膜丝外部，微滤膜丝内部为管状结构，过滤后的液体为净化后的水，水被抽滤至集水管，经排液口25与集水管的连通处抽出。此部分结构和原理为膜过滤领域的常规技术手段。
51.铁锰氧化物储存罐13的底部呈倒尖型。
52.铁锰氧化物储存罐13底部排料口与排料管连通，排料管上设有排料阀20。
53.铁锰氧化物储存罐13内设有曝气管，曝气管连通有曝气装置。铁锰氧化物储存罐13里加曝气，这个可以防止膜通量衰减过快，也能用于活化催化剂.
54.混合器12为静态混合器。
55.微量元素储存罐a1用于储存和搅拌微量元素稀溶液；铁锰盐储存罐3用于储存和搅拌铁锰盐溶液；高锰酸钾储存罐4用于储存和搅拌高锰酸钾溶液；微量元素储存罐b19用于储存和搅拌微量元素浓溶液。
56.本实施例提供的生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置的工作过程包括:
57.(1)在微量元素储存罐a1中配制溶液c，溶液c包含ca
2+
、mg
2+
和sio
32-；在铁锰盐储存罐3中配制溶液a，溶液a中包含mno
4-、po
43-和f-；在高锰酸钾储存罐4中配制溶液b，溶液b包含mn
2+
、fe
2+
和h3bo3，调节溶液ph为2.5-3；在微量元素储存罐b19中配制溶液 d，溶液d包含nahco3。
58.(2)如图1所示，关闭第六球阀20，其他球阀均处于打开状态，打开第一蠕动泵2、第二蠕动泵6和第三蠕动泵7，并控制管路流量，溶液通过第一蠕动泵2将溶液c输送至y型三通a 9处，流量被平均分配用于稀释溶液a和溶液b，稀释后在y型三通b11处混合反应，再经过管道和混合器12混合后充分反应，得到铁锰氧化物的固液混合物，即亚硝氮型铵催化剂。
59.(3)含有亚硝氮型铵催化剂的固液混合物从混合器12中输送至铁锰氧化物储存罐13，铁锰氧化物储存罐13中液位到达500l时，液位计21将信号通过控制器22传至第四蠕动泵16和第五蠕动泵 17，自动开启第四蠕动泵16和第五蠕动泵17，第四蠕动泵16控制微滤膜
丝抽滤产水流量，微滤膜丝组件14用于过滤铁锰氧化物固体，膜丝参数：孔径0.2微米，外径1.1mm，装填面积50m2，第五蠕动泵17控制微量元素储存罐b19管路流量，微量元素储存罐b19 中的nahco3用于中和亚硝氮型铵催化剂制备过程中产生的酸，避免溶液循环利用过程中酸化严重，从而影响材料性能。
60.(4)经过中和过滤后的抽滤产水回流至微量元素储存罐a1进行循环利用，当铁锰氧化物储存罐13中液位到达950l时，液位计 21将信号通过控制器22分别传至第一蠕动泵2、第二蠕动泵6、第三蠕动泵7、第四蠕动泵16、第五蠕动泵17，自动关闭上述五台蠕动泵，此时完成催化剂的制备，关闭曝气装置，将微滤膜组丝上残留的催化剂冲洗下来，经过2h静置，催化剂沉积到储存罐斗底，打开第六球阀20，收集铁锰氧化物固体物，即可得到固体亚硝氮型铵催化剂。
61.本实用新型提供的生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置与现有技术相比具有以下进步：1.本实用新型提供的生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置，可用于原料高浓度，高流速条件下制备铵催化剂，可实现制备用水和原料的循环利用，可实现自动化控制，制备流程简单，可操作性强，产率高，成本低，可实现铵催化的大规模制备；铁锰氧化物储存罐为铁锰氧化物储存罐，通过铁锰氧化物储存罐中液位的变化，即可自动化制备过程的关停与抽滤产水的回用，流程简单，易于操作。2.本实用新型提供的生产亚硝氮型铵催化剂的制备装置，大大提高了水循环利用率，通过对抽滤产水的自动化回用，解决了大量制备废水外排，水资源浪费难题，溶液重复利用次数高达14次，在储存罐里加入钙镁硅元素可以实现一次性投加，可满足循环水中始终存在钙镁硅元素，也满足催化剂掺杂所需用量；生产亚硝氮型铵催化剂制备效率大大提高，该装置的产量高达 300-450g/d，是接触挂膜法的150倍。3.得到固体亚硝氮型铵催化剂可将氨氮全部催化氧化，总氮没有下降，氧化产物为亚硝氮，具有非常好的脱铵性能，亚硝氮可持续稳定累积。
62.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。