沸石是由堿金屬或堿土金屬組成的含水網(wǎng)狀鋁硅酸鹽物質(zhì)，具有架狀結(jié)構(gòu)在其晶體內(nèi)部分子像搭架子似地連在一起，中間形成很多空腔，通常情況下該空腔為水分子及金屬陽離子所占據(jù)其化學(xué)通式為：MxDy[AL（X+2y）si(x+2y)O2]·mH2O，分子中的陽離子（SI,AL）和O一起構(gòu)成四面體格架，稱為結(jié)構(gòu)陰離子。在這種結(jié)構(gòu)陰離子中，中心是Si(或AL)原子，每個Si(或AL)原子的周圍有4個O原子，各個sI/O四面體通過處于四面體頂點的O原子互相連接起來，形成許多寬闊的孔穴和空道，使得沸石具有很大的比表面(通常為400-800㎡/g)。通常情況下沸石空腔中的水分子、金屬陽離子與沸石骨架離子的聯(lián)系是松弛而微弱的。這些水分子及陽離子可以自由地移動和出入孔道而不影響其骨架構(gòu)造沸石這種格架結(jié)構(gòu)決定了它具有較高的交換吸附性能。沸石具有較大的比表面積孔穴和孔道結(jié)構(gòu)的存在使得沸石可以吸附大量的分子或離子。

2、沸石對氨氮去除機理

沸石對氨氮的去除以物理吸附作用與離子交換作用為主，其,吸附作用具有“快速吸附緩慢平衡”的特點。

2.1吸附作用

在沸石的組成結(jié)構(gòu)中，sio4和alo4以共角頂?shù)男问铰?lián)成硅鋁氧格架四在格架中形成了許多寬闊的孔穴和孔道(占晶體總體積的50%以上)，使得天然沸石具有比表面積大（通常在440-1030㎡/g）,天然沸石往往孔徑均勻因而可以產(chǎn)生“超孔效應(yīng)”，在沸石表面所具有的強大色散力作用下，沸石孔穴中分布的陽離子和部分架氧所具有的負電荷相互平衡，使得沸石又具有較強的色散力和靜電力作用加之沸石所特有的分子結(jié)構(gòu)而形成的較大靜電引力使沸石具有相當(dāng)大的引力場，由以上四種因素的綜合作用使得沸石具有很強的吸附性與其他吸附劑相比，沸石具有吸附量大、高選擇性和高效吸附等特點。

2.2離子交換作用

離子交換是指沸石晶體內(nèi)部陽離子與廢水中NH4+進行交換的化學(xué)過程：在硅鋁氧四面體基本單元中部分氧原子的價鍵未得到中和，使整個四面體基本單元帶有部分的負電荷，為達到電性中和，該四面體基本單元中缺少的正電荷會由附近帶正電的堿土金屬離子陽離子（如K+、Na+、Ca2+、Mg2+）來補償；廢水中的Nh4+直徑小于沸石的孔穴通道直徑，通過沸石的吸附作用容易進入孔穴到達沸石表面，并與沸石晶格中堿土金屬離子陽離子發(fā)生交換并將其置換下來，而且離子交換后的沸石并不發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，這使沸石具有離子交換特性。廢水中NH4+與沸石中堿土金屬離子陽離子發(fā)生交換反應(yīng)，使廢水中NH4+減少從而實現(xiàn)沸石對氨氮的去除作用。

3、吸附作用影響因素

3.1沸石投加量及沸石粒徑對氨氮去除效果的影響

在一定范圍內(nèi)，沸石用量增加，NH4-N去除率也增加。但并非用量越多去除效果越好，有研究表明沸石用量在2g/L以上時，去除效果并未明顯增加，另外再增加沸石用量從經(jīng)濟角度也是不科學(xué)的。研究發(fā)現(xiàn)1g沸石就可以將200ml水樣中1mgNH4+降至0.2Mg以下，此時已低于國家飲用水標(biāo)準，再增加沸石用量，并未顯著地提高NH4+的去除率，相反卻使水質(zhì)產(chǎn)生渾濁，從而影響水體的渾濁度指標(biāo)，并易使比色測定誤差增大，為此針對不同成分的含氨氮水，應(yīng)將沸石用量控制在一定的范圍內(nèi)。

3.2溫度對氨氮去除效果的影響

沸石對氨氮的去除效果與廢水的溫度有著密切關(guān)系，隨著溫度升高，沸石對氨氮的吸附能力加強，因為溫度的升高，使得NH4+離子動能增加，運動頻率也隨之增加，運動頻率較高的NH4+離子更容易深入到沸石空穴中而被交換吸附。

3.3ph對氨氮去除效果的影響

沸石對氨氮的去除隨廢水Ph值的增加而先增大后減小：當(dāng)溶液偏酸性時，溶液中存在大量的H+，H+的半徑要遠小NH4+的半徑，比NH4+更容易與沸石上的金屬陽離子發(fā)生交換不利于NH4+的交換當(dāng)溶液偏堿性時，OH-與NH4+發(fā)生中和反應(yīng)，生成NH3，使得水中氨氮以分子形態(tài)存在，NH3不能與沸石進行離子交換，僅吸附現(xiàn)象起作用，氨氮去除能力下降。

結(jié)束語

我國應(yīng)加強沸石在廢水處理方面的應(yīng)用研究，使其在環(huán)保行業(yè)發(fā)揮更大的作用，以達到提高出水質(zhì)量的同時降低處理成本。

強化對沸石去除氨氮機理和氨氮去除動力學(xué)的研究，優(yōu)化影響氨氮處理效果的性能參數(shù)，并建立各影響因素的協(xié)調(diào)作用機制為沸石對氨氮的去除提供理論指導(dǎo)，提高沸石的疏水性能降低沸石對吸附能力水分子具有較高的極性，沸石對其有很大的吸附容量，在競爭吸附中，NH4+、Ca2+、Pb2+的競爭吸附能力遠不及H2o。為此在對沸石性能優(yōu)化過程中，應(yīng)考慮對沸石進行疏水處理，以降低沸石對H2o的吸附性能，以期提高沸石對NH4+、Ca2+、Pb2+的吸附能力。