[发明专利]一种同步脱氮除铬轻质材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种同步脱氮除铬轻质材料及其制备方法和应用，涉及废水处理技术领域。本发明提供的同步脱氮除铬轻质材料，以质量百分比计，包括以下制备原料：四氧化三铁粉末45～50％，硫磺粉35～40％，碳纤维粉10～15％，淀粉1～10％。本发明提供的同步脱氮除铬轻质材料粒径小、强度高、孔隙率高、比表面积大，具有脱氮效率高、吸附铬效果好、成本低的优点，适用于处理皮革废水。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种同步脱氮除铬轻质材料及其制备方法和应用。

背景技术

伴随我国经济高速发展、城市化进程加快，大量营养元素氮进入皮革废水，导致水体严重的富营养化。同时，由于电镀、金属加工、制革、油漆、颜料、印染等行业的发展，促进了经济增长的同时，也产生了大量的含铬废水。很多情况下皮革废水经过二级处理难以达到国家一级A的排放标准。即使达到排水标准，但对于已经富营养化的水体，需要对废水进行更严格的脱氮处理才能保证水体的生态环境。另外，废水资源化是发展趋势，废水处理厂二级处理出水需要进一步脱氮才能满足废水资源化的应用要求。同时，各国对排放的皮革废水中铬的含量均有严格的规定。

微生物硝化、反硝化是废水脱氮的重要方法。微生物异养反硝化需要保持足够的有机碳源，以保证微生物代谢和异养反硝化的顺利进行。向水中投加碳源(一般用甲醇、乙醇等)导致成本高、有机物残留，不适合于城市生活污水二级处理出水的深度处理，微生物自养反硝化则不用外加碳源。

现有技术通常都是单独的硫自养反硝化、铁自养反硝化或者氢自养反硝化脱氮。比如在专利CN201810368904.8中，采用了硫自养反硝化的脱氮工艺，在专利CN201811597987.4中，采用了铁自养反硝化的脱氮工艺，它们单独的脱氮效果并不理想，脱氮效率较低。

目前去除废水中铬的方法有离子交换树脂、电渗析、电解氧化还原法、还原沉淀法、石灰絮凝和吸附法等几种手段。还原沉淀法中还原剂的选择限制了其除铬的效果。离子交换法工艺较为复杂，且使用的树脂不同，工艺也不同，一次投资较大，占地面积大，运行费用高，材料成本高，因此对于水量很大的工业废水，该法在经济上不适用。电解还原法耗电量大，运行费用较高。

在这几种方法中，吸附法中的吸附剂对水量和水质具有较强的抗冲击能力，使用后可以再生，且不产生二次污染，来源广泛，价格便宜，具有较好的经济性。处理铬污染的关键在去除Cr(VI)，使其还原为低价态相对无毒的Cr(III)，因此吸附法是性价比最高的除铬方式。在专利 CN201510342628.4中，公开了一种去除六价铬的改性活性炭吸附剂的制备，该方案用活性炭吸附剂来处理含铬废水，但是其吸附效果并不理想，导致铬在活性炭载体中仍然是以大尺寸的颗粒形式存在，而且一次性吸附的铬数量太少，导致活性炭吸附剂的利用率也大大降低，提高了除铬成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同步脱氮除铬轻质材料及其制备方法和应用，本发明提供的同步脱氮除铬轻质材料具有脱氮效率高、吸附铬效果好、成本低的优点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种同步脱氮除铬轻质材料，以质量百分比计，包括以下制备原料：四氧化三铁粉末45～50％，硫磺粉35～40％，碳纤维粉10～15％，淀粉1～10％。

优选地，所述四氧化三铁粉末的粒径在74微米以下；所述硫磺粉的目数为300～400目；所述碳纤维粉的粒径在50微米以下。

优选地，所述同步脱氮除铬轻质材料的直径≤3mm；密度为0.6～2.0g/cm³；孔隙率为20～70％；比表面积为200～300m²/m³。

本发明提供了上述技术方案所述同步脱氮除铬轻质材料的制备方法，包括以下步骤：

将四氧化三铁粉末、碳纤维粉、淀粉和水混合，进行加热，得到熔融混合物；