[发明专利]一种氨氮废水处理用粉煤灰分子筛/ZnO/Bi2S3的制备方法

说明书

本发明公开了一种氨氮废水处理用粉煤灰分子筛/ZnO/Bi₂S₃的制备方法。首先采用盐酸溶液对粉煤灰进行预处理，将预处理的粉煤灰与NaOH在高温下热处理，晶化，制备粉煤灰分子筛；然后配制ZnO溶胶，通过浸渍法及热处理制备粉煤灰分子筛/ZnO复合材料，再通过离子交换法，制备粉煤灰分子筛/ZnO/ZnS中间物，最后再采用离子交换法，制备粉煤灰分子筛/ZnO/Bi₂S₃。本发明所获得的粉煤灰分子筛/ZnO/Bi₂S₃具有良好的氨氮去除性能。本发明提供的制备方法简单易操作，具有实际的可行性，且制备的粉煤灰分子筛/ZnO/Bi₂S₃成本低，无污染。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种氨氮废水处理用粉煤灰分子筛/ZnO/Bi₂S₃的制备方法。

背景技术

众所周知，我国是一个水资源匮乏的国家，人均水资源只占世界平均水平的1/4。中国水资源总量的1/3是地下水，据新华网报道，对118个城市连续监测数据显示，约64％的城市地下水遭受严重污染，33％的地下水受到轻度污染，基本清洁的地下水只有3％左右。据《2016年中国环境状况公报》，2016年，全国废水排放总量为849.2亿吨；化学需氧量排放量为2677.5万吨；氨氮排放量为315.7万吨。据统计，我国近年来氨氮的排放量逐年上升。适时研究开发“绿色”的去除氨氮的理论和工艺技术，对于解决我国日益严重的水污染和缺水的问题有着十分重要的意义。

使用无机天然矿物对废水进行吸附处理在近年来得到较为广泛的重视和研究，尤其是在使用沸石分子筛、硅藻土、膨润土等矿物经加工提纯后用于去除废水中的固体颗粒、重金属离子和许多有机污染物方面已经取得了许多研究成果，并有部分应用于各种废水的处理。应用天然矿物处理废水具有成本低廉、工艺简单、操作方便等优点。但研究发现，它们对深度脱除氨氮的处理效果并不好。

光催化技术是一种环境友好型催化技术，该方法是以TiO₂等半导体材料为催化剂，在光照下半导体吸收能量等于或大于禁带宽度(Eg)的光子，将发生电子由价带向导带的跃迁，从而在价带生成空穴h_VB⁺，在导带生成电子e_CB^-，这种光生电子—空穴对具有很强的还原和氧化活性，能将绝大多数有机物氧化，甚至对一些无机物也能彻底分解。但由于光催化剂的应用形式主要是纳米粉体状态，在连续工作的工程实践的应用中，存在回收难、费用高等不利因素，限制了在水处理方面的应用。分子筛因其特殊结构而具有比表面积大、化学性质稳定、吸附能力强等特点，可作为理想的催化剂载体。将TiO₂等光催化剂负载于分子筛制备成可以悬浮于废水中而又可以顺利与水分离的高催化活性的光催化剂，并且将其应用于氨氮废水的深度处理，可以将氨氮氧化，而不是转移到其他地方，将是一个环保型的工艺技术。

粉煤灰是火力发电厂的主要废弃物，随着我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3％，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，2016年达到6.5亿吨，居世界首位。粉煤灰早在20世纪50年代就已经开始在建筑工程中作混凝土、砂浆的掺和料，在建筑工业中用来生产砖，在道路工程中作路面基层材料等，尤其在水电建设大坝工程中使用最多；20世纪60年代开始，粉煤灰利用重点转向墙体材料，研制生产粉煤灰密实砌块、墙板、粉煤灰烧结陶粒和粉煤灰粘土烧结砖等；20世纪70年代，国家为建材工业利用粉煤灰投资不少，而利用问题并没有得到解决；到20世纪80年代，国家把资源综合利用作为经济建设的一项重大经济技术政策，使粉煤灰综合利用得到了蓬勃的发展。经过多年的开发，粉煤灰在建材、回填、筑路、农业等各领域得到广泛的应用。但是与世界发达国家相比，我国目前粉煤灰资源化综合利用水平和利用率都还较低。因此，提高我国粉煤灰资源化利用水平，把粉煤灰作为高附加值加以利用，对实现资源的可持续发展具有十分重要的意义。

发明内容