天然沸石(主要成分為硅22.3wt%、鋁5.62wt%、氧66.1wt%及少量鈣、鈉、鎂、鐵、鋅等),PAC(碘值1000mg/g,亞甲基藍值120mg/g,粒度超過200目占比90%,水分10wt%,灰分9wt%),混凝劑聚合氯化鋁,氯化銨、高錳酸鉀、酒石酸鉀鈉、納氏試劑、氯化鈉、氫氧化鈉、濃鹽酸等購自某化學試劑有限公司,Milli-Q超純水。
靜態吸附實驗分為改性沸石粉單獨吸附、PAC單獨吸附及沸石粉與PAC聯用吸附。在單獨吸附中將一定量吸附劑投加至400mL模擬水樣中,充分攪拌吸附,靜置沉淀20min后取上清液測定NH3-N,CODMn和UV254等。兩者聯用吸附時,先投加2.0g/L沸石粉,快速攪拌后投加15mg/LPAC,其余吸附過程與單獨吸附過程一致。
從比表面積與孔性質分析結果可以看出,改性可大幅度提高沸石的比表面積和平均孔徑,有利于提高沸石粉的吸附交換性能,其中比表面積增大趨勢呈組合改性沸石粉MZ>酸改性沸石粉H-Z>鹽改性沸石粉N-Z>高溫改性沸石粉T-Z,組合改性沸石粉MZ的比表面積增大157.4%,平均孔徑增大34.7%。且t-Plot微孔面積參數的降低和總孔體積增大反映出改性沸石粉的小孔含量降低,大孔含量增加。因此沸石粉改性尤其是組合改性可增加沸石粉比表面積,清除孔道雜質,提高孔道有效空間,使改性后的沸石粉吸附交換能力得到提高。
用組合改性MZ進行耦合強化混凝,相較于酸改性沸石粉H-Z、鹽改性沸石粉N-Z和高溫改性沸石粉T-Z,沸石粉比表面積和平均吸附孔徑增加最明顯,改性后沸石粉的晶體結構沒有發生變化,但對NH3-N具有吸附交換能力的Na+特征吸收峰顯著增強。
MZ耦合PAC強化混凝過程中Zeta電位的絕對值明顯降低,膠體斥力減少;絮體粒徑大,分布集中,表面更粗糙,粘黏現象明顯;MZ和PAC成為凝聚核心,改善混凝效果;同時有機物的有效去除降低了其對MZ的吸附和覆蓋,進一步強化MZ對NH3-N的去除效能。