研究了多孔改性沸石球形顆粒的高溫燒成制備方法,主要考察質量配比、燒制溫度、燒制時間對氨氮去除率的影響,從而確定最佳制備條件,并測定產品物理性能,使之同時具有較高的吸附交換能力和抗壓強度。
沸石是一種含水架狀結構的多孔硅鋁酸鹽礦物質,構成其骨架的最基本結構是硅氧[SiO4]四面體和鋁氧[AlO4]四面體,其中在鋁氧四面體中由于一個氧原子的價電子沒有得到中和,使得整個鋁氧四面體帶有一個負電荷,為保持電中性,附近必須有一個帶正電荷的金屬陽離子(M+)來抵消(通常是堿金屬或堿土金屬離子)。沸石獨特的晶體結構使其具有大量均勻的微孔,孔徑大多在1nm以下。色散力與靜電力的加和造成沸石的吸附力特別強,正是由于靜電力,沸石對極性、不飽和、易極化分子具有優先的選擇吸附作用。氨分子的極性很強,體積又小,故沸石長期以來一直用于去除氣體或水中的氨氮[4]。研究表明,沸石粒徑越小,其對污染物去除效果越好,但實際操作中沸石粒徑太小則易隨出水流失,增大裝置的水頭損失。因此,將沸石用適當工藝制成改性微孔顆粒,使之具有較高的吸附交換能力和抗壓強度,正是研究的目的所在。
按最佳質量配比制球,烘干后于?600 ℃下分別燒制?1 h?、1 .5 h?、2 h?、2 .5 h?、3 h?、3 .5 h,不同燒制時間與氨氮去除率的關系見圖?2?。結果表明,沸石球的氨氮去除率隨高溫燒制時間的增加緩慢升高,但燒制時間過長會導致沸石晶格結構的變化,影響離子交換吸附能力,造成氨氮去除率急劇下降,所以,在?2 .5 h?處會出現一個低谷。最佳燒制時間應為?2 h?。
用未改性沸石和改性沸石在相同條件下成球作對比實驗,結果表明,未改性沸石制得的球粒氨氮去除率平均值僅為?27 .1 %,而改性沸石制得的球粒氨氮去除率平均值為83 .2 %,由此可見,沸石改性有助于提高氨氮去除率,效果非常明顯。