[发明专利]一种陶基沸石-纳米零价铁复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种陶基沸石‑纳米零价铁复合材料的制备方法，将沸石、粉煤灰、高岭土、硅酸钠、氧化镁以质量比10:(5～7):(6～10):(3～6):(2～3)混合，加水拌匀后挤压成型造粒，颗粒自然风干后再进行高温热处理，自然冷却后，将材料颗粒置于Fe²⁺溶液中浸泡1～3h，固液分离后，将固体颗粒烘干至恒重，然后升温热处理，得到负载三价铁的固体颗粒，在氮气氛围下，将负载三价铁的固体颗粒与硼氢化钾溶液接触反应，固液分离后将固体产物干燥至恒重，即得。该复合材料可避免纳米零价铁的团聚，其通过纳米零价铁化学还原硝酸盐氮为氨氮并进一步通过沸石吸附氨氮去除废水中氮，具有转化和去除速率快，选择性去除率高的优点。

技术领域

本发明属于水处理功能材料开发及应用领域，具体的说，涉及一种强化废水脱氮的陶基沸石-纳米零价铁复合材料的制备方法。

背景技术

目前，水中氮污染问题愈发严重，已引起人们的广泛关注。现有技术中，污水处理中氮的去除主要通过生物脱氮工艺，但随着污水厂尾水排放标准的提高，一些地区提出参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中IV类水或“准IV类水”的排放标准，其中总氮较难达标是普遍面临的问题。尾水中较低的COD以及剩余COD的可生化性差导致生物反硝化碳源不足，限制脱氮效果进一步提升，继续降低出水总氮面临较大困难。此外，当前受污染的水体修复面临的较大的任务之一也是解决氮磷污染带来的富营养化等问题。水体中氮主要以硝态氮形式存在，水中硝态氮稳定性强，不易转化，但其在人体中可转化成有毒的亚硝酸盐，并易形成“三致”物质，严重危害人体健康。

目前，水中氮常见的处理技术主要有生物反硝化法、离子交换法、化学还原法、反渗透法等。生物反硝化法反应缓慢，且一般需要有机物作电子供体，而污水厂尾水COD 较低且剩余有机物可生化性差，利用生物反硝化法对其进行进一步脱氮存在一定困难；反渗透和离子交换法费用高且不能将其彻底去除；化学还原法可以使硝态氮转化为易被吸附的氮，原理简单，且不依赖于有机物等，有较好的应用前景。

纳米零价铁是一种环境功能纳米材料，因其比表面积大、具有强还原性、反应活性高、去除污染物能力强等优势，在地下水等环境修复领域取得了很广泛的应用。纳米零价铁的团聚严重影响其处理效能，近年来，抑制纳米颗粒团聚和增强纳米零价铁对环境污染物的去除效率等方面成为研究的重点。将纳米零价铁颗粒负载到固体载体上可以增大纳米颗粒的比表面积，抑制团聚的发生，成为近年来的探究方向。

纳米零价铁由于其强还原性与反应活性，应用日益广泛，中国专利申请号为201310292598.1、201210205021.8和201380027599.1的专利申请文件利用生成具有纳米零价铁的功能材料用于重金属去除，中国专利申请号为201610524313.6公布了纳米零价铁/碳纳米管/沸石杂化介孔分子筛复合材料制备方法以及其用于有机物去除的方法。上述现有技术都是将纳米零价铁用于废水中重金属或有机物的去除，并且制备方法中都是通过将纳米零价铁粉与其他材料混合成粒后于高温烧结而成，这种方法较难控制纳米零价铁粉团聚和以纳米颗粒存在，影响其效能的发挥，且高温烧结过程中如不能很好控制无氧环境会导致零价铁氧化为高价铁。

发明内容

本发明的目的在于解决现有废水脱氮技术的不足，提供一种陶基沸石-纳米零价铁复合材料的制备方法，制得的复合材料可避免纳米零价铁的团聚，具有优良的去除水中总氮和氨氮效能。

技术方案

一种陶基沸石-纳米零价铁复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将沸石、粉煤灰、高岭土、硅酸钠、氧化镁以10:(5～7):(6～10):(3～6): (2～3)的质量比混合，得到原料混合物，加水拌匀，然后挤压成型造粒，将得到的颗粒自然风干后再进行高温热处理，自然冷却后，得到材料颗粒；