一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法

本发明涉及废水治理与煤化工固废资源化利用，具体为一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法。

背景技术：

1、陕西榆林地区煤化工产业发达，年产约4000万吨兰炭，生产过程中产生的兰炭废水成分复杂，含有大量难降解、高毒性的污染物，包括苯系物、酚类、多环芳烃、氨氮等。其中氨氮浓度高、毒性大，是兰炭废水的主要污染指标之一。传统生物脱氮工艺对兰炭废水的高氨氮、高酚复合体系适应性差，且投资运行成本高。

2、与此同时，陕西榆林地区兰炭生产的副产物—煤气化细渣固废年产量约200万吨，该废弃物通常被填埋，造成极大的环境污染问题，其处理也是工业上的一大难题，目前主要处理方式难以实现其资源化利用。

3、煤气化细渣具有较大的比表面积及复杂的孔结构，含有未燃碳和硅铝酸盐矿物相，具有一定的吸附能力。如果将气化渣处理后，将其衍生物作为多孔吸附材料来吸附兰炭废水中的有机化合物或氨氮，则既能解决气化渣固废出路，又能实现兰炭废水中污染物的去除，具有重要的环保和资源化意义。

4、前期研究表明，盐酸改性气化细渣主要强化亲酚吸附性能，对氨氮的吸附提升有限；而采用尿素改性可实现氮掺杂并提高对氨氮的吸附能力，但尿素改性需要高温碳化（600～1000 ℃）或微波辐射（400～800 ℃）等苛刻工艺条件，能耗较高。因此，亟需开发一种工艺简单、能耗低、对氨氮具有高吸附选择性的气化渣改性方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，以解决现有技术中兰炭废水氨氮去除困难、改性工艺能耗高的问题。本发明提供如下技术方案：一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，包括如下步骤：

2、s1：将干燥的煤气化细渣与氢氧化钠溶液按比例混匀，得到碱处理浆料；

3、s2：将碱处理浆料在50～90 ℃下恒温反应24 h，得到碱改性气化渣浆料；

4、s3：将碱改性气化渣浆料冷却后固液分离，用清水洗涤滤饼至洗涤液ph接近中性，再将滤饼烘干，得到氢氧化钠改性气化渣；

5、s4：将所述氢氧化钠改性气化渣投入沉降除油后的兰炭废水中均匀搅拌，使之与废水充分接触，对废水中的氨氮进行选择性吸附处理；

6、s5：吸附完成后过滤，使固液分离，得到吸附后的低氨氮废水和负载氨氮的吸附材料；

7、s6：将负载氨氮的吸附材料用稀盐酸或稀氯化钠溶液进行解吸再生，过滤后再用清水洗涤，得到再生的氢氧化钠改性气化渣；

8、s7：重复s4～s6。

9、进一步地，在步骤s1中，其中氢氧化钠溶液的摩尔浓度为2 mol/l，气化渣与氢氧化钠溶液的固液质量比为1:2～1:3。

10、进一步地，在步骤s1中，所述煤气化细渣为煤化工气化工艺产生的副产物气化细渣；所述煤气化细渣的堆积密度为0.3～0.8 g/cm³，所述煤气化细渣的颗粒粒径为0.125～0.5 mm。

11、进一步地，在步骤s3中，所述洗涤的终点以ph试纸检测洗涤液ph为6～8；所述烘干为在烘箱中以100～110 ℃烘干6～8 h。

12、进一步地，在步骤s3中还包括，在洗涤之前，将碱改性气化渣浆料以0.5～2 mol/l的稀硫酸或稀盐酸滴定至接近中性，得到酸中和后的改性气化渣，再进行洗涤和烘干。

13、进一步地，在步骤s4中，所述氢氧化钠改性气化渣吸附材料投入沉降除油后的兰炭废水中的投加量为废水重量的1%～10%；所述搅拌吸附处理在50 ℃下进行，吸附处理的时间为24 h。

14、进一步地，在步骤s6中，所述稀盐酸或稀氯化钠溶液的浓度为0.5%～3%；所述解吸再生的次数为3～8次。

15、本发明的有益效果为：

16、1.本发明采用湿法碱改性路线，将煤气化细渣与氢氧化钠溶液混合后在50～90℃下反应24 h，经水洗至中性、烘干后得到氢氧化钠改性气化渣吸附材料，相比尿素高温碳化或微波辐射改性路线，本发明工艺在常压、低于100 ℃的温和条件下即可完成改性，能耗显著降低，设备要求简单。

17、2.本发明的氢氧化钠改性气化渣吸附材料对兰炭废水中的氨氮表现出显著的吸附容量和选择性。实验结果表明：在ph 7.9的真实兰炭废水中，10%投加量时氢氧化钠改性气化渣对氨氮的去除率由原渣的30.7%提高到44.9%，提高14.2%；在ph 8.2条件下，最高去除率达45.8%。

18、3.本发明的氢氧化钠改性气化渣吸附材料可经稀盐酸或稀氯化钠溶液解吸再生，循环套用多次仍能保持稳定的吸附效果，材料利用率高、运行成本低。

19、4.本发明以煤化工固废气化渣为原料，经简单碱改性后即得高性能氨氮吸附材料，实现了“以废治废”，既解决了气化渣固废出路问题，又为兰炭废水氨氮去除提供了低成本、可工程化的吸附剂，具有显著的环境和经济效益。

1.一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，其特征在于，在步骤s1中，其中氢氧化钠溶液的摩尔浓度为2 mol/l，气化渣与氢氧化钠溶液的固液质量比为1:2～1:3。

3.根据权利要求1所述的一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述煤气化细渣为煤化工气化工艺产生的副产物气化细渣；所述煤气化细渣的堆积密度为0.3～0.8 g/cm³，所述煤气化细渣的颗粒粒径为0.125～0.5 mm。

4.根据权利要求1所述的一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，其特征在于，在步骤s3中，所述洗涤的终点以ph试纸检测洗涤液ph为6～8；所述烘干为在烘箱中以100～110 ℃烘干6～8 h。

5.根据权利要求1所述的一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，其特征在于，在步骤s3中还包括，在洗涤之前，将碱改性气化渣浆料以0.5～2 mol/l的稀硫酸或稀盐酸滴定至接近中性，得到酸中和后的改性气化渣，再进行洗涤和烘干。

6.根据权利要求1所述的一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，其特征在于，在步骤s4中，所述氢氧化钠改性气化渣吸附材料投入沉降除油后的兰炭废水中的投加量为废水重量的1%～10%；所述搅拌吸附处理在50 ℃下进行，吸附处理的时间为24 h。

7.根据权利要求1所述的一种氢氧化钠改性气化渣选择性处理兰炭废水氨氮的方法，其特征在于，在步骤s6中，所述稀盐酸或稀氯化钠溶液的质量浓度为0.5%～3%；所述解吸再生的次数为3～8次。