一种用磁性沸石去除水中低浓度氨氮的装置的制作方法

1.本实用新型属于废水资源化领域，涉及用磁性沸石去除水中低浓度氨氮和磁性沸石的简易再生，具体涉及一种用磁性沸石去除水中低浓度氨氮的装置。


背景技术：

2.氨氮是工业、农业和生活废水的主要污染物之一。对于高浓度氨氮的去除，已有很多研究。但对于含低浓度氨氮(如<15mg/l氨氮)的废水，为了废水回用等目的，有时需要进一步降低水中氨氮浓度。如低浓度氨氮的存在会对回用水管网中的金属零部件产生腐蚀。中国的城市污水再生利用和工业用水水质国家标准(中华人民共和国环保部.gbt19923
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2005城市污水再生利用和工业用水水质国家标准[s].北京：中国标准出版社，2006.)中明确要求，当回用水用作循环冷却水时，如果冷却系统换热器为铜质，水中氨氮浓度应小于1mg/l。然而，把低浓度氨氮进一步降低到1mg/l以下难度较大，缺少成熟的技术。
[0003]
吸附法是去除水中低浓度氨氮的常用方法之一。沸石具有吸附性和离子交换性，能够通过离子交换吸附的机制，用于低浓度氨氮的进一步去除，也容易实现再生。
[0004]
然而，在实际应用中，去除氨氮的效果受人造沸石粒径的显著影响，大颗粒沸石吸附效率远远低于小颗粒沸石。然而小颗粒沸石的粉末存在分离回收困难、堵塞出水口等可操控性差的问题。
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近年来磁性吸附剂因其在外加磁场中能够快速分离而受到广泛关注。磁分离技术的应用已经渗透到各个领域，尤其是水处理领域，该技术是利用强磁力将废水中的导磁性絮团打捞分离出来，达到水质净化的目的。采用化学沉积法，将人造沸石加入到化学共沉淀法制备的磁性fe3o4体系中，并以聚丙烯酰胺为粘合剂，制备的磁性沸石具有超顺磁性。借助外力磁场的作用，将废水中有磁性的吸附剂分离出来，从而达到增强沸石粉末可操控性的目的。但磁性沸石用于工业处理低浓度氨氮及再生性能鲜有报道，磁性沸石用于工业处理和再生情况亟需研究。因此，急需一种可操控、可实现固液快速分离，能够实现用磁性沸石去除低浓度氨氮并对使用后的磁性沸石进行简易再生重复利用的装置。


技术实现要素：

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本实用新型为了克服现有技术存在的上述问题，提供了一种用磁性沸石去除水中低浓度氨氮装置。
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本实用新型是采用如下技术方案实现的：
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一种用磁性沸石去除低浓度氨氮和简易再生的装置，包括一个ph调整槽，ph调整槽内设置有一个1号搅拌器，ph调整槽与一个低浓度氨氮吸附槽通过管路连通，且连通管路上带有连通管阀门，低浓度氨氮吸附槽内设置有一个2号搅拌器，低浓度氨氮吸附槽的下方放置有一个1号电磁铁，低浓度氨氮吸附槽设置有一个带有排液管阀门的用于排放废水的排液管，还包括一个简易再生槽，简易再生槽中设置有一个3号搅拌器，简易再生槽下方放置有一个2号电磁铁，简易再生槽设置有一个出液管，出液管带有出液管阀门。
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进一步的技术方案包括：
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1号电磁铁为直流电磁铁。
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2号电磁铁为直流电磁铁。
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还包括一个ph计，ph计的ph值探头设置在ph调整槽中。
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与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
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本实用新型提供的一种用磁性沸石去除水中低浓度氨氮的装置，以人造沸石为核心材料，采用化学沉积法制备磁性沸石，提高沸石吸附低浓度氨氮及回收再生的可操控性。使用本实用新型提供的一种用磁性沸石去水中除低浓度氨氮的装置，能将氨氮浓度降至1mg/l以下，符合当回用水用作循环冷却水时，如果冷却系统换热器为铜质，水中氨氮浓度应小于1mg/l的标准。使用本实用新型提供的一种用磁性沸石去除水中低浓度氨氮的装置，能够在多次吸附
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再生循环后仍保持磁性沸石吸附低浓度氨氮的能力，便于实现固液快速分离和重复回收，可实现吸附材料的再生循环使用。
附图说明
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下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
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图1本实用新型提供的一种用磁性沸石去除低浓度氨氮和简易再生的装置的结构示意图。
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图2为使用本实用新型提供的一种用磁性沸石去除低浓度氨氮和简易再生的装置进行操作的反应过程和反应原理的示意图。
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图3使用本实用新型提供的一种用磁性沸石去除低浓度氨氮和简易再生的装置进行操作去除低浓度氨氮的效果图。
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图中：1.ph调整槽，2.低浓度氨氮吸附槽，3.简易再生槽，4.1号搅拌器，5.2号搅拌器，6.3号搅拌器，7.1号电磁铁，8.2号电磁铁，9.排液管，10.出液管，11.ph计，12.ph值探头，13.连通管阀门，14.排液管阀门，15.出液管阀门。
具体实施方式
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下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
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本实用新型提供了一种用磁性沸石去除低浓度氨氮和简易再生的装置，如图1所示，包括一个用于盛装低浓度氨氮废水并调节低浓度氨氮废水ph值的ph调整槽1，ph计11的ph值探头12设置在ph调整槽1中，ph调整槽1内设置有一个1号搅拌器4，ph调整槽1与一个低浓度氨氮吸附槽2通过带有连通管阀门13的管路连通，低浓度氨氮吸附槽2内设置有一个2号搅拌器5，低浓度氨氮吸附槽2的下方放置有一个1号电磁铁7，1号电磁铁7为直流电磁铁，低浓度氨氮吸附槽2设置有一个带有排液管阀门14的用于排放废水的排液管9，还包括一个简易再生槽3，简易再生槽3中设置有一个3号搅拌器6，简易再生槽3下方放置有一个2号电磁铁8，2号电磁铁8为直流电磁铁，简易再生槽3设置有一个出液管10，出液管10带有出液管阀门15。
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待处理的低浓度氨氮废水流入ph调整槽1，启动1号搅拌器4，以hcl、naoh溶液作为ph调节剂，将ph调整槽1中的低浓度氨氮废水ph调整为7。打开连通管阀门13，使调整后的废水流入低浓度氨氮吸附槽2中，关闭连通管阀门13，加入用化学沉积法制备的磁性沸石，在
关闭1号电磁铁7的条件下，启动2号搅拌器5，充分搅拌磁性沸石9和低浓度氨氮废水，关闭2号搅拌器5。启动1号电磁铁7，待反应过的磁性沸石富集后打开排液管阀门14，将低浓度氨氮废水由排液管9排放为处理出水，放空后关闭排液管阀门14。富集的反应过的磁性沸石手动放入简易再生槽3中，在关闭2号电磁铁8的条件下加入nacl再生液，启动3号搅拌器6，搅拌2h后关闭3号搅拌器6，启动2号电磁铁8，待再生的磁性沸石富集后打开出液管阀门15，放空再生液，放空后关闭出液管阀门15。再关闭2号电磁铁8，加入去离子水，启动3号搅拌器6充分搅拌洗涤磁性沸石后关闭3号搅拌器6，启动2号电磁铁8，打开出液管阀门15放空洗涤液，放空后关闭出液管阀门15。如此重复洗涤三次，将再生后的磁性沸石投入低浓度氨氮吸附槽2中即可实现磁性沸石回用。
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下面以一个实验室小试实验实例为例，详细介绍使用本实用新型提供的一种用磁性沸石去水中除低浓度氨氮的装置进行去除低浓度氨氮和磁性沸石简易再生的操作过程：
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用磁性沸石去除低浓度氨氮的过程：
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选用10μm粒径的人造沸石(国药集团化学试剂有限公司)在质量分数为4％的nacl溶液中振荡4h,振荡转速200r/min,进行人造沸石预处理。将1.55g的fecl3·
6h2o和1.05g的feso4·
7h2o溶于40ml的去离子水中，于353k水浴加热，氮气氛围下搅拌。缓慢滴加5ml浓度为7mol/l的naoh溶液，加入5g粒径为10μm的人造沸石，再加入5ml浓度为1mol/l的聚丙烯酰胺溶液，继续搅拌60min。反应完成后将混合物倒入烧杯中，用磁倾析法去掉液体部分，将固体物质用0.1mol/l稀盐酸溶液洗涤一遍，去离子水洗涤4
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5遍，再用无水乙醇洗涤1遍，置于60℃真空干燥箱中干燥，用40g/l的nacl溶液浸泡2h，再经去离子水洗涤，置于60℃真空干燥箱中干燥，将干燥后的固体物质充分研磨，即得到磁性沸石。
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采用美国量子设计公司squid
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vsm磁力测试设备进行材料的磁滞回线分析(vsm)，得到的磁性沸石饱和磁化强度达到15.449emu/g。
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利用磁性沸石吸附低浓度氨氮废水。待处理的低浓度氨氮废水取自某市政污水处理厂的二沉池出水，处理前其氨氮浓度为5mg/l，cod为40ppm。将10l待处理的低浓度氨氮废水排入ph调整槽1，启动1号搅拌器4，以hcl、naoh溶液作为ph调节剂，将ph调整槽1中的低浓度氨氮废水ph调整为7，打开连通管阀门13，使调整后的废水流入低浓度氨氮吸附槽2中，关闭连通管阀门13。称取10g前述方法制备的磁性沸石，放入低浓度氨氮吸附槽2中，在关闭1号电磁铁4的条件下，启动2号搅拌器5，充分搅拌磁性沸石9和低浓度氨氮废水2h，关闭2号搅拌器5。启动1号电磁铁7，待与低浓度氨氮废水反应过的磁性沸石富集后打开排液管阀门14，将低浓度氨氮废水由排液管9排放为处理出水，放空后关闭排液管阀门14。使用纳氏剂分光光度法测处理出水的氨氮浓度,氨氮剩余浓度为0.39mg/l，磁性沸石对氨氮的去除率为92.2％，
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简易再生的过程：
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利用本装置对磁性沸石去除低浓度氨氮的反应过程中使用过的磁性沸石进行再生。将使用过的磁性沸石放入简易再生槽3中，以5l质量分数为4％的nacl溶液为再生液，在关闭2号电磁铁8的条件下加入nacl再生液，启动3号搅拌器6，搅拌2h后关闭3号搅拌器6，启动2号电磁铁8，待再生的磁性沸石富集后打开出液管阀门15，放空再生液，放空后关闭出液管阀门15。再关闭2号电磁铁8，加入去离子水，启动3号搅拌器6充分搅拌洗涤磁性沸石后关闭3号搅拌器6，启动2号电磁铁8，待磁性沸石富集后打开出液管阀门15放空洗涤液，放空后
关闭出液管阀门15。如此重复洗涤三次，即可实现磁性沸石简易快速再生。将再生后的磁性沸石投入低浓度氨氮吸附槽中，按照用磁性沸石去除低浓度氨氮的反应过程中相同的方法进行磁性沸石吸附低浓度氨氮过程，并测氨氮去除率。重复吸附—再生循环六次，测定每次循环后的氨氮去除效果见附图3。由附图3可知，经过吸附—简易再生六次循环后的磁性沸石对于初始浓度为5mg/l的低浓度氨氮废水，处理后水样氨氮浓度达到0.98mg/l，磁性沸石氨氮去除率为80.4％。经过简单的快速再生六次后的磁性沸石仍能够将浓度为5mg/l的氨氮废水浓度降至1mg/l以下。同时测定每次再生后的磁性沸石累计流失量，流失情况见附表1。
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表1
[0031]
再生次数(次)123456磁性沸石流失量(g)0.080.10.240.470.690.92
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通过表1可以看出，利用本实用新型的装置再生的磁性沸石在每次再生后沸石流失量较小，吸附—再生循环六次后，磁性沸石流失量仅为0.92g。利用本实用新型再生的磁性沸石能够保持对低浓度氨氮的高效吸附能力，同时克服了磁性沸石粉末回收难、可重复利用性差的缺点，使用方便，可快速、高效、重复再生磁性沸石用于处理废水中低浓度氨氮。