[发明专利]非光电响应的复合脱铵材料、制备方法及其在污水脱铵中的应用

说明书

本发明提供了一种非光电响应的复合脱铵材料、制备方法及其在污水脱铵中的应用，属于污水脱铵材料技术领域，复合脱铵材料包括载体C₃N₄、催化剂主活性组分MnO₂和助催化剂Bi₂O₃/WO₃复合物；将水体中的溶解氧吸附到催化剂表面生成中间产物·O和·OH，活化态的·O和·OH将NH₄⁺氧化成N₂。本发明只需要利用水中的溶解氧，就能够把氨氮高效转化为氮气，操作方便，能耗低，节约成本；可有效降解废水中的氨氮保证产水氨氮小于1mg/L,达到地表Ⅲ类水要求；在处理低浓度氨氮废水过程中,不但可以氧化降解氨氮，且能有效避免硝态氮和亚硝态氮的产生，使氨氮氧化为氮气排出，避免二次污染；复合催化材料在长期运行过程中，始终能够保持产水的稳定，不会出现性能的衰减。

技术领域

本发明涉及污水脱铵材料技术领域，具体涉及一种利用水体中的溶解氧把氨氮氧化降解为氮气的非光电响应的复合脱铵材料、制备方法及其在污水脱铵中的应用。

背景技术

氨氮作为水体中的一个重要污染源，其含量超标不仅会给人体健康带来很大的危害，而且给生态环境也造很大的影响。针对市政水的氨氮处理，除了传统的生物法氨氮处理技术之外，主要有离子交换技术和高级氧化技术。

离子交换技术，虽然可以选择性地去除氨氮，但是当离子交换材料吸附饱和之后，需要对其进行再生，而且市面上的吸附材料的吸附容量都很低，导致离子交换材料在脱铵过程中，需要频繁再生，而且再生液中的高浓度氨氮的二次处理费用很高，限制了离子交换材料的工程化应用。

高级氧化技术是近年来环境领域新发展起来的一项水处理技术，因其具有氧化能力强、反应速度快、使用方便、二次污染小等优点而被广泛的研究，其过程主要是通过电、声、光辐照等作用，产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)，使氨氮氧化降解。根据产生自由基的方式和反应条件的不同，可分为光化学催化氧化、电化学氧化等。

光化学氧化降解溶液中的氨氮，需要进行长时间的光源照射，能量损耗较大，且多数情况下需要对催化剂进行掺杂，处理成本较高，限制了其应用。电化学氧化法主要是依靠电解过程中产生的高氧化性物质，如氯、次氯酸、H₂O₂等，将氨氮氧化降解，采用电化学氧化法降解溶液中的氨氮需要向水体中加入额外的氯离子、H₂O₂等来提高其对氨氮的降解效率，且整个反应需要靠电来维持，成本高、能耗高，阻碍了其在工程上的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需借助光电、无需额外投加氧化药剂、仅利用水中溶解氧有效降解水体氨氮的非光电响应的MnO₂/Bi₂O₃/WO₃/C₃N₄复合脱铵材料，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种非光电响应的复合脱铵材料，所述复合脱铵材料包括催化剂和载体C₃N₄，所述催化剂包括催化剂主活性组分MnO₂和助催化剂Bi₂O₃/WO₃复合物；所述复合材料吸附将水体中的溶解氧到催化剂表面生成中间产物·O和·OH，活化态的·O和·OH将NH₄⁺氧化成N₂；

催化剂主活性组分MnO₂，用于通过吸附氧化性气体来补充氧空位，通过混合价八面体分子筛构型保证其催化活性；