一种新型脱氮树脂及其制备方法与应用与流程

本发明属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种新型脱氮树脂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着社会经济不断发展，地下水污染日益严重，废水排放、肥料过度使用和农业灌溉导致废水中硝酸根浓度升高。而废水中硝酸根过量会对人类健康造成不利影响，例如蓝婴综合症等问题，也会增加患胃癌、结直肠癌、淋巴瘤等疾病的风险。此外，在硝酸盐还原过程中，其产生的nox和n2o副产物也会对环境造成危害。其中，nox会和臭氧反应导致臭氧层被破坏，也有研究发现n2o会引起温室效应等问题。世界卫生组织报告认为饮用水中的硝酸盐应该低于50mg/l。很多地区检测水体中的硝酸根的浓度大大超过规定的饮用水标准。因此，削减水体中的硝酸根污染刻不容缓。

2、水中硝酸盐的处理方法主要有生物、物理化学和化学方法去除。其中，化学还原法通过引入还原剂发生氧化还原反应去除水中硝酸盐，具有高效率、低成本、低碳、无有害副产物等优点，被广泛应用于去除水中的硝酸根。目前，该方法存在金属的催化活性、选择性和稳定性难以控制且在反应过程中容易团聚。且被广泛用于还原剂的零价铁，其还原硝酸盐产物比例取决于反应条件，主要产生的副产物为氨氮，容易带来二次污染。此外，也有研究说明单金属催化活性远低于多金属催化活性。

3、因此，建立一种快速有效的，不产生二次污染的一种新型脱氮树脂的制备方法，不仅有着重要的科学意义和研究价值，同时具有广阔的市场前景。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、针对现有污水处理中硝酸根污染难以去除，容易引发二次污染的问题，本发明提供一种新型脱氮树脂及其制备方法与应用。本发明通过选择合适的螯合树脂作为树脂载体，负载fe、co、pd、cu多金属物质，得到高选择性去除水中硝酸盐的吸附剂，并且将其应用在污水中硝酸根还原时，能够对应形成多对有效电偶，高效去除水中氮类污染物，实现优异的脱氮效果。

3、2.技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、本发明的一种脱氮树脂，所述脱氮树脂包括树脂本体和负载在树脂本体上的多金属物质，所述树脂本体为螯合树脂，所述多金属物质为fe、co、cu和pd。

6、优选地，所述螯合树脂的粒径为0.5～1.0mm，所述多金属物质fe、co、cu和pd的负载量为10～15wt.％。

7、优选地，所述螯合树脂为氨基羧酸类或氨基磷酸类螯合树脂。

8、本发明的一种脱氮树脂的制备方法，所述方法包括配置含有co3+、fe3+、cu2+和pd2+的溶液，将螯合树脂加入配置好的co3+、fe3+、cu2+和pd2+溶液中进行振荡；而后加入还原剂，搅拌，进行液相还原反应，使溶液中的co3+、fe3+、cu2+和pd2+还原负载在螯合树脂上，得到fe-co-pd-cu/cr脱氮树脂。

9、优选地，溶液中co3+、fe3+、cu2+和pd2+之间的质量比为(2.5～5)：(2.5～5)：(2.5～5)：(7.5～15)。

10、优选地，所述还原剂包括nabh4或kbh4中的一种或两种。

11、更优选地，所述还原剂为nabh4，优选质量分数4％～6％的nabh4溶液。

12、优选地，所述液相还原反应的反应温度为10℃～15℃，振荡进行反应的时间为20～30h。

13、上述一种脱氮树脂或上述制备方法制备得到的脱氮树脂在去除污水中硝酸盐氮的应用，其中，具体应用方法包括将所述脱氮树脂加入含有硝酸盐氮的污水中，调节污水ph值，并且进行搅拌，去除污水中的硝酸盐氮。

14、优选地，所述含有硝酸盐氮的污水中硝酸盐氮的质量浓度为100～300mg/l。

15、优选地，调节所述污水的ph值为6-7，所述脱氮树脂的加入量为2.5～8g/l污水。

16、优选地，所述含有硝酸盐氮的污水包括含有硝酸盐氮的工业废水或生活废水。

17、3.有益效果

18、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

19、(1)本发明的一种脱氮树脂，以螯合树脂作为树脂本体，由于其化学稳定性高和机械性能强，将多种金属颗粒分散到螯合树脂表面能够增加金属的有效表面积和活性中心，从而促进这些金属的活性，有效催化还原、去除以及转化水中的硝酸根，具有传质效果好、去除效率高和无二次污染等优势；

20、(2)本发明的一种脱氮树脂，在螯合树脂上负载有fe、co、cu和pd多金属物质，构成fe-co-cu-pd多金属纳米离子体系，在进行硝酸根还原时能够对应形成多对电偶，提高硝酸盐还原成亚硝酸盐，最终还原成n2；

21、(3)本发明的一种脱氮树脂，应用于含有硝酸盐氮的污水中，基于螯合树脂的大比表面积，fe-co-cu-pd对硝酸盐较强的催化还原性能，显著强化了系统脱氮性能，可在180min内去除88.94％的总氮，且稳定性和重复性较优，在废水处理技术领域具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种脱氮树脂，其特征在于：包括树脂本体和负载在树脂本体上的多金属物质，所述树脂本体为螯合树脂，所述多金属物质为fe、co、cu和pd。

2.根据权利要求1所述的一种脱氮树脂，其特征在于：所述螯合树脂的粒径为0.5～1.0mm，所述多金属物质fe、co、cu和pd的负载量为10～15wt.％。

3.根据权利要求1或2所述的一种脱氮树脂，其特征在于：所述螯合树脂为氨基羧酸类或氨基磷酸类螯合树脂。

4.一种脱氮树脂的制备方法，其特征在于：包括配置含有co3+、fe3+、cu2+和pd2+的溶液，将螯合树脂加入配置好的co3+、fe3+、cu2+和pd2+溶液中进行振荡；而后加入还原剂，搅拌，进行液相还原反应，使溶液中的co3+、fe3+、cu2+和pd2+还原负载在螯合树脂上，得到fe-co-pd-cu/cr脱氮树脂。

5.根据权利要求4所述的一种脱氮树脂的制备方法，其特征在于：溶液中co3+、fe3+、cu2+和pd2+之间的质量比为(2.5～5)：(2.5～5)：(2.5～5)：(7.5～15)；或者所述还原剂包括nabh4或kbh4中的一种或两种。

6.根据权利要求4所述的一种脱氮树脂的制备方法，其特征在于：所述液相还原反应的反应温度为10℃～15℃，振荡进行反应的时间为20～30h。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种脱氮树脂或根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法制备得到的脱氮树脂在去除污水中硝酸盐氮的应用，其特征在于：具体应用方法包括将所述脱氮树脂加入含有硝酸盐氮的污水中，调节污水ph值，并且进行搅拌，去除污水中的硝酸盐氮。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述含有硝酸盐氮的污水中硝酸盐氮的质量浓度为100～300mg/l。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：调节所述污水的ph值为6-7，所述脱氮树脂的加入量为2.5～8g/l污水。

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述含有硝酸盐氮的污水包括含有硝酸盐氮的工业废水或生活废水。

技术总结
本发明公开了一种新型脱氮树脂及其制备方法与应用，属于污水处理领域。本发明通过选择合适的树脂载体和负载Fe、Co、Pd、Cu多金属物质，构成Fe‑Co‑Cu‑Pd多金属纳米离子体系，得到高选择性去除水中硝酸盐的吸附剂；并且将其应用在污水中硝酸根还原时，能够对应形成多对电偶，实现高选择性去除水中氮类污染物，实现优异的脱氮效果，在污水处理技术领域具有良好的应用前景。

技术研发人员：姜笔存,谈艳,潘阳,于伟华,屈晋云,谈政焱,谢实涛,林加文,刘文雨
受保护的技术使用者：南京环保产业创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17