一種殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法及應用技術

本發明專利技術屬于水處理技術領域，具體涉及一種殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法及應用。本發明專利技術的殼聚糖/沸石分子篩吸附顆粒的制備是將殼聚糖加入醋酸溶液中，配置成質量濃度1.8%~2.2%的殼聚糖醋酸溶液，將沸石分子篩加入到殼聚糖醋酸溶液中浸泡，洗滌干燥形成殼聚糖/沸石分子篩吸附劑顆粒，以殼聚糖/沸石分子篩吸附劑顆粒作為快濾池濾料，對含三氮污染物的原水凈化，過濾去除水中氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮，對氨氮的去除率范圍為70%?85%，硝酸鹽氮的去除率范圍為55%~80%，亞硝酸氮的去除率范圍為30%?40%。本發明專利技術投資成本低、運行效果好、再生周期長、可回收利用、受環境因素影響小，適用于大型水廠改造，以及小規模一體化設備的應用。

Preparation method and application of chitosan / zeolite molecular sieve adsorbent

The invention belongs to the technical field of water treatment, in particular to a preparation method of an chitosan / zeolite molecular sieve adsorbent and an application thereof. The invention of the chitosan / zeolite molecular sieve adsorption particles are prepared to add chitosan acetic acid solution, configured chitosan acetic acid solution concentration of 1.8%~2.2%, the zeolite molecular sieve into the chitosan acetic acid solution soaking, washing and drying to form chitosan adsorbent particles of zeolite molecular sieve with adsorbent particles /. As a fast filter chitosan / zeolite molecular sieve, with three nitrogen pollutants in raw water purification, removal of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen in water filtration, the ammonia nitrogen removal rate ranged from 70% to 85%, nitrate removal rate in the range of 55%~80%, nitrite removal rate ranged from 30% to 40%. The invention has the advantages of low investment cost, good operation effect, long regeneration cycle, recyclable use, and little influence by environmental factors, and is suitable for the transformation of large-scale water plants and the application of small-scale integrated equipment.

【技術實現步驟摘要】
一種殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法及應用
本專利技術屬于水處理
，具體涉及一種殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法及應用。
技術介紹
由于工農業生產的不斷發展，導致我國大部分地區的地表水和地下水飲用水水源受到嚴重污染，其中三氮污染是主要的問題，包括氨氮（NH4+-N）、硝酸鹽氮（NO3－-N）、亞硝酸鹽氮（NO2－-N）污染物，這三種物質統稱為“三氮”。當水中含有三氮污染時，會對環境和生物造成嚴重的危害，水中氨氮會在處理過程中容易產生亞硝酸鹽氮，而亞硝酸鹽氮會和人體的蛋白質產生致癌的亞硝胺，長期飲用亞硝酸鹽氮的水對人體危害極大，硝酸鹽和亞硝酸鹽能在各種含氮有機化合物作用下，形成穩定的、致癌和致突變性的N-亞硝基胺和亞硝基酰胺的各種N-亞硝基族化合物，并通過破壞細胞和組織的呼吸，導致血液中乳酸、膽固醇和白血球增加，蛋白質大量減少，從而引起多種疾病。我國《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）對氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽提出了較嚴格的要求，分別規定了氨氮的限值為0.5mg/L，以地表水為水源的硝酸鹽限值是10mg/L、以地下水為水源的硝酸鹽限值是20mg/L，亞硝酸鹽的限值為1.0mg/L，而我國凈水廠普遍采用常規工藝，即“混凝-沉淀-過濾-消毒”，該工藝對于三氮的去除能力較差。如果在給水處理工藝中不能有效去除三氮污染物，可能會引起飲用水生物穩定性差、致病危險性較大等問題。殼聚糖（CTS）是一種天然絮凝劑，它廣泛存在于甲殼類動物中，由于其分子結構中含有大量的氨基和羥基等活性基團，性質較活潑，可修飾、活化和偶聯，因此可以發生多種化學改性，并且能與吸附材料、混凝劑、微生物等耦合形成多功能復合材料，在水處理尤其是飲用水處理領域有相當廣闊的應用前景。沸石分子篩是結晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，經過活化后，水分子被除去，剩余原子形成籠形結構，使沸石分子篩具有均勻孔道，其孔徑與一般分子大小相當，由于分子篩能將比其孔徑小的分子吸附到空穴內部，而把比孔徑大的分子排斥在其空穴外，起到篩分分子的作用，故得名分子篩。沸石分子篩能吸附水中的氨氮和硝酸鹽氮等分子，它具有獨特的吸附性、離子交換性，由于沸石分子篩合成原料豐富、合成條件簡單，可再生利用性強，所以具有良好的應用潛力。目前，超濾在飲用水處理領域的應用越來越廣泛，通過利用靜壓差作為推動力達到分離效果，從而去除水中的濁度、微生物、膠體等污染物質，然而超濾膜的孔徑一般小于0.01um，對氨氮、硝酸鹽氮、小分子有機物的去除能力較差，因此超濾需要與其他工藝組合才能達到提高出水水質的目的。常見的超濾預處理工藝主要包括吸附法、氧化法、混凝法等。
技術實現思路
針對飲用水中存在三氮的污染問題，本專利技術提供一種殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法及應用，目的是解決的現有常規處理工藝對水中氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮去除能力較差的問題。本專利技術的殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法，按照以下步驟進行：（1）將殼聚糖加入體積分數為0.8%~1.2%的醋酸溶液中，配制成質量濃度1.8%~2.2%的殼聚糖醋酸溶液；（2）將沸石分子篩加入到步驟（1）中的殼聚糖醋酸溶液中浸泡，時間為8-12h，后將顆粒取出，用去離子水沖洗直至洗液為中性，后置于60-80℃干燥箱內加熱5-8h，形成殼聚糖/沸石分子篩吸附劑顆粒。其中，所述的殼聚糖脫乙酰度≥85%，沸石分子篩孔徑為4A。本專利技術的殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的應用按照以下步驟進行：（1）以殼聚糖/沸石分子篩吸附劑顆粒作為快濾池濾料，快濾池中濾料上層為殼聚糖/沸石分子篩吸附顆粒，粒徑為0.3-0.5cm，濾料高度1.2~1.5m，下層為石英砂濾料，粒徑為0.1-0.2cm，濾料高度為0.3m，濾池平均濾速為5~6m/h；（2）快濾池的進水端與斜管沉淀池相連，斜管沉淀池進水端與機械攪拌反應池相連，機械攪拌反應池進水端與管道混合器相連，管道混合器中通入含三氮污染物的原水，快濾池的出水端與超濾膜池相連；（3）含三氮污染物的原水經過管道混合器與混凝劑進行充分混合，在機械攪拌反應池中形成絮體，后在沉淀池中完成泥水分離，出水進入殼聚糖/沸石分子篩吸附顆粒快濾池，過濾去除水中氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮，對氨氮的去除率范圍為70%-85%，硝酸鹽氮的去除率范圍為55%~80%，亞硝酸氮的去除率范圍為30%-40%，后進入超濾膜池，進一步去除水中濁度和有機物。其中，所述的快濾池上設有溢流口和反沖洗進水口，反沖洗周期為24-36h，再生周期1-2年，再生過程采用濃度3-4g/L氫氧化鈉溶液浸泡濾料顆粒的方式，浸泡時間為6-8h。所述的超濾膜組件為浸沒式膜組件，組件形式是中空纖維膜或者平板膜，材質是聚氯乙烯或聚偏氟乙烯，超濾膜孔徑范圍為0.01-0.05um之間，超濾膜通量為30-70L/m2h，水力停留時間為10-30min，超濾膜物理清洗周期為30-40min，維護性化學清洗選用濃度為400mg/L的次氯酸鈉溶液，清洗周期為4-5d，浸泡時間為80min，離線性化學清洗周期為4-6個月，先后采用濃度2g/L氫氧化鈉浸泡2h，濃度5g/L的鹽酸浸泡5h。所述的去除水中氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的反應溫度范圍為10-30℃。所述的原水中氨氮污染物含量為2-5mg/L，硝酸鹽污染物含量為20-30mg/L，亞硝酸鹽污染物含量為1.0-1.2mg/L。與現有技術相比，本專利技術的特點和有益效果是：（1）本專利技術制備的殼聚糖/沸石分子篩吸附劑是一種顆粒狀水處理藥劑，具有去除微污染水中氨氮，硝態氮，亞硝態氮的效能，由于殼聚糖是由天然有機化合物提取的高分子物質，沸石分子篩是一種合成原料豐富的堿性鋁硅酸鹽，所以本專利技術制備的殼聚糖/沸石分子篩是一種環境友好型水處理吸附劑。殼聚糖/沸石分子篩吸附劑是利用殼聚糖表面的活性基團與硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮反應，通過沸石分子篩的均勻孔道來吸附氨氮，從而達到同時去除水中氨氮、硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮的效果，彌補目前水廠使用常規水處理藥劑對含三氮污染物處理效果差的問題。（2）本專利技術采用的殼聚糖/沸石分子篩吸附劑濾料結合超濾工藝進行濾水，與傳統水廠“混凝-沉淀-過濾-消毒”工藝相比，經過殼聚糖/沸石分子篩吸附劑處理后的原水，三氮污染物的處理效果更好，使得進入超濾膜池中含氮污染物濃度降低，超濾后的出水效果更好。（3）本專利技術投資成本低、運行效果好、再生周期長、可回收利用、受環境因素影響小，適用于大型水廠改造，以及小規模一體化設備的應用。附圖說明圖1是實施例1中制備出來殼聚糖/沸石分子篩顆粒圖片；圖2是本專利技術實施例中以殼聚糖/沸石分子篩吸附顆粒為濾料的快濾池裝置圖；其中：1：進水；2：殼聚糖/沸石分子篩吸附顆粒濾料；3：石英砂濾料；4：溢流口；5：出水；6：反沖洗進水；圖3是本專利技術實施例中殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的應用的整體流程圖；其中：7：管道混合器；8：機械攪拌反應池；9：斜管沉淀池；10：殼聚糖/沸石分子篩顆粒快濾池；11：超濾膜池；12：反沖洗水管；13：排水排泥管。圖4是實施例1中殼聚糖/沸石分子篩吸附顆粒快濾池對三氮污染物的去除率對比圖。具體實施方式下述具體實施方式是對本
技術實現思路
的進一步說明，但本專利技術的實質內容并不僅限于下述具體實施方式所述，任何具體實施方式間的任意組合及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法，其特征在于按照以下步驟進行：（1）將殼聚糖加入體積分數為0.8%~1.2%的醋酸溶液中，配制成質量濃度1.8%~2.2%的殼聚糖醋酸溶液；（2）將沸石分子篩加入到步驟（1）中的殼聚糖醋酸溶液中浸泡，時間為8?12h，后將顆粒取出，用去離子水沖洗直至洗液為中性，后置于60?80℃干燥箱內加熱5?8h，形成殼聚糖/沸石分子篩吸附劑顆粒。

【技術特征摘要】
1.一種殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法，其特征在于按照以下步驟進行：（1）將殼聚糖加入體積分數為0.8%~1.2%的醋酸溶液中，配制成質量濃度1.8%~2.2%的殼聚糖醋酸溶液；（2）將沸石分子篩加入到步驟（1）中的殼聚糖醋酸溶液中浸泡，時間為8-12h，后將顆粒取出，用去離子水沖洗直至洗液為中性，后置于60-80℃干燥箱內加熱5-8h，形成殼聚糖/沸石分子篩吸附劑顆粒。2.根據權利要求1所述的一種殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的制備方法，其特征在于所述的殼聚糖脫乙酰度≥85%，沸石分子篩孔徑為4A。3.如權利要求1所述的殼聚糖/沸石分子篩吸附劑的應用，其特征在于按照以下步驟進行：（1）以殼聚糖/沸石分子篩吸附劑顆粒作為快濾池濾料，快濾池中濾料上層為殼聚糖/沸石分子篩吸附顆粒，粒徑為0.3-0.5cm，濾料高度1.2~1.5m，下層為石英砂濾料，粒徑為0.1-0.2cm，濾料高度為0.3m，濾池平均濾速為5~6m/h；（2）快濾池的進水端與斜管沉淀池相連，斜管沉淀池進水端與機械攪拌反應池相連，機械攪拌反應池進水端與管道混合器相連，管道混合器中通入含三氮污染物的原水，快濾池的出水端與超濾膜池相連；（3）含三氮污染物的原水經過管道混合器與混凝劑進行充分混合，在機械攪拌反應池中形成絮體，后在沉淀池中完成泥水分離，出水進入殼聚糖/沸石分子篩吸附顆粒快濾池，過濾去除水中氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮，對氨氮的去除...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郜玉楠，孫美喬，王信之，周東旭，周歷濤，
申請(專利權)人：沈陽建筑大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21