人類對資源環境的開發利用強度正在不斷增加,含大量氮、磷的農業廢水和生活污水不斷地排入江河湖泊中,導致地表水體富營養化,引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖,水體(DO) 下降、水質惡化,造成魚類等生物大量死亡,在污染水體和污水里,NH4+在各形態氮中所占比例很高,我國在“十三五”期間將氨氮列為主要控制污染物之一。因此,研發高效、靈活的脫氮處理技術成為水污染控制領域的重點。含 NH4 +廢水的處理方法主要有生物法、吹脫法和離子交換吸附法。其中離子交換吸附法工藝在室溫下就可正常高效運行,且占地面積小、操作簡單,因此被較多采用。

Zeolite作為一種天然礦物在我國廣泛分布且已在環境保護中得到廣泛應用。天然沸石具有單斜晶體結構, 主要是指有分子篩性質的硅氧四面體和鋁氧四面體。目前在水處理領域應用最多的為斜發沸石,其化學通式為 ( K2,Na2,Ca) 3Al6Si30 O72·21H2O。沸石對于尺寸小于其孔徑的分子(如 NH4 + )有較高的選擇吸附特性,因此具有分子篩的作用,并且其交換能力遠大于活性炭和離子交換樹脂。

試驗用沸石產自河北省圍場縣,其主要化學成分及物理參數見下表,其中天然沸石的化學成分,其物理參數由全自動比表面積、微孔空隙和化學吸附儀( ASAP 2020m + C)?測定。

沸石的改性及對氨氮吸附特征分析-國投盛世

通過試驗可知,鹽改性后增加了沸石孔徑,根據體積效應,Na+置換了沸石孔穴中原有的Ca2+和 Mg2+等半徑較大的陽離子, 使沸石有效孔徑變大、空間位阻變小、內擴散速率加快、交換容量增大,提高了沸石去除NH4+的能力和反應速率。

沸石的改性及對氨氮吸附特征分析-國投盛世

沸石吸附氨氮是一快速吸附、緩慢平衡的過程。在吸附反應初期,溶液中氨氮質量濃度的降低速率和沸石對氨氮的吸附速率增加較快,隨著吸附時間的延長,吸附反應速率減緩,在吸附時間為20min時,氨氮去除率為67%,隨著吸附時間的延長,氨氮去除率變化緩慢,在吸附時間為60min時,氨氮去除率為79%,此時有較好的氨氮去除效果。

沸石的改性及對氨氮吸附特征分析-國投盛世

氨氮的去除率與沸石添加量呈線性相關。這是因為隨著沸石添加量的增加,溶液中氨氮有更多的機會與沸石接觸,導致氨氮的去除率增加。計算每克沸石吸附的氨氮量,發現隨著沸石添加量的增加每克沸石吸附氨氮量下降,說明沸石利用率降低。實驗結果表明: 3 g?沸石處理該氨氮廢水時有較好的處理效果,此時氨氮去除率為75. 5%。

沸石的改性及對氨氮吸附特征分析-國投盛世