[发明专利]一种脱氮除磷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了属于水污染控制技术领域的一种脱氮除磷材料及其制备方法。所述脱氮除磷材料，按质量份数包括如下原料：还原铁粉30‑60份，活性炭粉5‑20份，膨润土20‑40份，催化剂0.5‑5份，造孔剂5‑20份，除磷剂2‑25份。本发明的脱氮除磷材料可用于去除水体中的氮磷，化学催化还原硝酸盐氮，高效且选择性地生成期望产物氮气，避免造成二次污染，出水不需再处理，工艺简单，降低处理所需成本。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种脱氮除磷材料及其制备方法。

背景技术

营养元素氮磷等的高效去除是许多污染水体治理面临的环境问题之一。生物脱氮是目前国内外广泛应用的脱氮技术，它一般包括微生物的硝化和反硝化两个过程。反硝化微生物需要一定量有机碳存在条件下才能完成反硝化脱氮过程。理论上，当C/N等于或大于2.86，才能完全反硝化，否则需要外加碳源。因此，当污水或水体中C/N比比较低时，反硝化脱氮过程往往受到限制。

利用铁与碳间较大的电位差，构建铁碳微电解系统，阳极铁被氧化失去电子，阴极氢质子接受电子还原成H₂，H₂作为电子供体，NO₃^-作为电子受体，可实现还原脱氮。但是，直接用铁和碳材料混合填装构成的微电解系统，在废水净化过程中往往会发生铁腐蚀和板结，而造成效率低下。此外，铁碳微电解系统在还原硝态氮的过程中往往会产生一定量的氨氮，造成水体二次污染。因此，如何提高铁碳微电解系统脱氮过程的氮气选择性，及抗腐蚀板结性能，是该项技术应用的关键。

磷是往往与氮伴生的营养元素，磷的去除主要有生物除磷和化学除磷法。铁碳原电池可以通过内部微电解作用、氧化作用等被腐蚀，腐蚀产生的Fe²⁺、Fe³⁺以及它们的水解产物Fe(OH)₂、Fe(OH)₃等具有较强的卷扫、絮凝、沉淀等作用，能与带相反电荷的离子、胶体等物质发生沉降作用，降低水中磷含量。虽然铁碳微电解具有一定除磷效果，但能力有限，目前铁碳材料主要用于废水中有机物的氧化及硝酸盐氮的还原。

因此有必要进一步研发构建具有抗板结性能好、脱氮效率高且无二次污染、除磷容量大的铁碳改性水质净化材料，实现污染水体中营养元素氮和磷的同步高效去除。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种新的高效的具有同步还原脱氮及高效除磷材料及其制备方法，用于水质净化。

为此本发明的技术方案如下：

一种脱氮除磷材料，按质量份数包括如下原料：

还原铁粉30-60份，活性炭粉5-20份，膨润土20-40份，催化剂0.5-5份，造孔剂5-20份，除磷剂2-25份。

上述脱氮除磷材料中，优选的，按质量份数包括如下原料：

还原铁粉30-50份，活性炭粉10-20份，膨润土20-35份，催化剂0.5-3份，造孔剂7-20份，除磷剂5-20份。

上述脱氮除磷材料中，最优选的，按质量份数包括如下原料：

还原铁粉35-45份，活性炭粉11-15份，膨润土30-35份，催化剂1-2份，造孔剂8-10份，除磷剂5-10份。

上述脱氮除磷材料中，所述催化剂为Cu、Sn、Ni、In中的一种或多种的组合。

上述脱氮除磷材料中，所述造孔剂为聚乙二醇、碳酸钙，优选的，所述造孔剂为聚乙二醇，其中可以选择聚乙二醇-200、聚乙二醇-300、聚乙二醇-400或聚乙二醇-600。

上述脱氮除磷材料中，所述除磷剂为焙烧态类水滑石，优选的，所述除磷剂为Mg-Al、Zn-Al、Ni-Al、Mg-Fe、Zn-Fe、Ni-Fe、Co-Fe类水滑石中的一种或多种的组合。