隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展以及人口的劇增，用水量越來(lái)越大，必然產(chǎn)生大量的含有氨氮的生活污水和工業(yè)廢水。大部分廢水未經(jīng)處理就直接排人天然水體，造成了水體的嚴(yán)重污染，產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化，太湖藍(lán)藻大爆發(fā)就是一個(gè)實(shí)例。另外，還會(huì)對(duì)給水工程及人類健康帶來(lái)嚴(yán)重危害。因此，加強(qiáng)氨氮廢水的治理已迫在眉睫，很多沿湖地區(qū)制定了相應(yīng)的政策，如江蘇省在太湖地區(qū)污水處理廠氨氮排放限值執(zhí)行5mg/L的標(biāo)準(zhǔn)(DB32/1072—2007)。此外，有不少污水處理廠面臨提標(biāo)的問(wèn)題，需要強(qiáng)化氨氮的去除。所以，有必要研究一種既經(jīng)濟(jì)又有效的氨氮去除技術(shù)。沸石具有孔隙度高、比表面積大的特點(diǎn)，對(duì)氨氮具有很強(qiáng)的選擇性離子交換能力，常用于脫除污水中的氨氮。1756年瑞典礦物學(xué)家CronstedAF最先發(fā)現(xiàn)了天然沸石，它是一種具有連通孔道的呈架狀結(jié)構(gòu)的含水硅鋁酸鹽礦物，具有高吸附性、高選擇交換性、熱穩(wěn)定性、耐酸性、耐輻射性，以及成本低、儲(chǔ)量大的特點(diǎn)。它的孔徑均勻，會(huì)產(chǎn)生超孔效應(yīng)，加上特殊的分子結(jié)構(gòu)而形成較大靜電引力，使沸石具有相當(dāng)大的應(yīng)力場(chǎng)。當(dāng)沸石內(nèi)部的孔穴和孔道一旦有“空缺”時(shí)沸石就會(huì)表現(xiàn)出對(duì)氣體或液體具有很強(qiáng)的吸附能力，尤其是NH-N。常見(jiàn)的天然沸石、斜發(fā)沸石和絲光沸石等都具有很高的陽(yáng)離子交換容量，對(duì)陽(yáng)離子選擇性如下：Cs+>Rb+>K+>NH4+>Sr2+>Na+>Ca2+>Fe3+>A13+>Mg2+>Li+。可見(jiàn)，沸石對(duì)NH4+具有很強(qiáng)的離子選擇性。本文對(duì)沸石的脫氨氮機(jī)理及研究現(xiàn)狀做一詳細(xì)介紹。

沸石去除氨氮的作用機(jī)理

沸石孔徑一般在0.4nm左右，大于這個(gè)孔徑的分子和離子將不能進(jìn)入，而NH：的離子半徑為0.286nm，很容易進(jìn)入沸石晶穴內(nèi)部進(jìn)行離子交換，沸石對(duì)氨氮具有很強(qiáng)的選擇性吸附能力，其交換能力遠(yuǎn)大于活性炭和離子交換樹(shù)脂。利用沸石的離子交換吸附能力去除廢水中的氨氮包括吸附階段和沸石再生階段，沸石吸附氨氮階段反應(yīng)式為：

Zn-·Mn++nNH4+?Zn-·nNH4+Mn+

式中，zn-為沸石；Mn+為沸石重金屬陽(yáng)離子；n為荷電數(shù)。

沸石再生有3種方法：

(1)化學(xué)再生，即用含有適當(dāng)再生劑(HSO、HC1、HNO、NaOH、NaC1)的液相處理所用過(guò)的斜發(fā)沸石，化學(xué)再生的過(guò)程實(shí)際上是離子交換過(guò)程的逆過(guò)程，可表示如下：

NH4+Z-+X-→X+Z-+NH4+其中，z表示鋁硅酸鹽的陰離子格架；X表示Na或H。

(2)熱再生，即將用過(guò)的沸石加熱到不同的溫度(300～600~C)，沸石經(jīng)熱再生后，銨根去除能力有顯著的提高。

(3)生物再生，應(yīng)用沸石作為微生物載體，使硝化細(xì)菌附于其表面生長(zhǎng)。這樣由于硝化細(xì)菌的作用，水相中氨氮濃度逐漸降低，促使交換平衡發(fā)生逆轉(zhuǎn)，已被交換吸附在沸石上的NH4被水中其他陽(yáng)離子交換下來(lái)，被硝化細(xì)菌利用。這樣沸石的離子交換容量得到了恢復(fù)。