氨氮是水體中重要耗氧物質、是引起水體富營養化的污染物。近年來,隨著社會生產水平的提高,氨氮的排放量與日俱增。由于水污染事件頻繁發生,嚴重威脅著社會日常生產工作,對于水污染較嚴重的地區,逐漸實行更加嚴格的標準控制污水中氨氮的排放,不少污水處理廠面臨標準提高的嚴峻現狀。因此,在兼顧經濟的條件下提高處理效率,成為了研究的重點。目前國內解決高濃度氨氮污染主要使用吹脫法、生物法、離子交換法。其中吹脫法容易造成二次污染,生物法條件要求高、反應緩慢,而離子交換法較易控制。Zeolite是一種含水的堿或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物,是由硅氧四面體和鋁氧四面體組成的架狀硅酸鹽,具有比表面積大,吸附性能好,離子交換能力強,化學性能穩定等特點。沸石對氨氮的去除有著較好的效果,對濃度具有普適性,并且由于沸石資源在我國儲量豐富、成本低廉,是一種具有前景的水處理方式,因此沸石吸附氨氮受到較多的關注。
研究了Clinoptilolite對氨氮吸附行為,探討了水力停留時間、pH值對吸附效果的影響,同時考察了吸附氨氮前后的沸石的性能及結構變化。結果表明,準二級吸附動力學方程能夠很好地描述沸石吸附氨氮的過程,沸石在1.0g/L的氨氮溶液中的理論吸附值為8.69mg˙g-1。沸石吸附氨氮的最佳水力停留時間為40min,最佳pH值為6,并且氨氮去除率隨著濃度的升高而降低,隨著沸石投加量的增加而升高。沸石吸附氨氮前后形態及結構并未發生變化,比表面積、孔容、孔徑則明顯降低。
天然斜發沸石改型:稱取log20?40目的斜發沸石,加入20%NaCl溶液100mL,用電爐煮沸,傾去渾濁液,再加入預熱鹽水100mL,電爐煮沸0.5h,同前操作,最后用蒸餾水漂洗后使沸石冷卻至室溫,完成改型。
改型后的鈉型沸石裝入φ5mmX300mm交換柱內,用蒸餾水洗滌至流出液中無Cl-。再用己知pH值的NH+4濃度的氨氮廢水以一定流速流經交換柱,至一定刻度時停止通廢水,測定容量瓶內廢水的NH+4濃度,通過前后廢水中NH4+的濃度差,即可計算出沸石對銨離子全交換容量。改變氨氮廢水的pH值,重復上述步驟,可測得不同pH值時沸石對氨氮廢水中銨離子的全交換容量。
循環試驗采用氯化鈉溶液為洗脫劑。作者在廢水pH值為5、吸附溫度為20°C、吸附速度為0.0027m/s、洗脫溫度為75℃、洗脫速度為0.08cm/s的綜合條件下,進行多組循環試驗。
試驗結果為:
原料廢水246mg/L35L,處理后廢水21.3mg/L35L;
用飽和NaCl水溶液1.5L洗脫,產出廢水6300mg/L1.5L。
實驗采用兩種洗脫劑(氯化鈉溶液和氧化鈣乳液)進行洗脫。
結果證明,鈣型沸石也有很好的除氨能力,氨回收率可達到95.6%,工業流程示意圖如圖4-19所示。
利用斜發沸石處理氨氮廢水,在廢水濃度pH=5的條件下,平均全交換容量達到12.96mg/g沸石,且交換容量隨pH值的增大而降低;
高速、低溫有利于吸附,低速、高溫有利于洗脫。循環試驗顯示,處理后廢水濃度由246mg/L降到21.3mg/L,去除氨氮率達91.3%,達到了國家標準。
實驗采用兩種洗脫劑(氯化鈉溶液和氧化鈣乳液)進行洗脫,結果證明,鈣型沸石也有很好的除氨能力,氨回收率可達到95.6%。