ENRC制備及吸附特性研究.pdf

1、氮是導致水體富營養(yǎng)化的主要因素，當水體pH值接近中性時，NH4+是氨氮的主要存在形式。天然沸石因比表面積大，離子交換性好，對水體中的氨氮具有很好的去除效果，且價廉易得。因此，利用天然沸石研究開發(fā)高效復合脫氮材料(Efficient Nitrogen RemovalComposite，簡稱ENRC)是當今減少氨氮排放，控制水域富營養(yǎng)化的有效措施之一.本文研究內容如下：
　　 1)選用天然沸石作為脫氮基材。通過靜態(tài)吸附試驗對天然粉末

2、狀沸石吸附氨氮的動力學、熱力學和影響因素進行研究。結果表明，天然粉末狀沸石對氨氮的吸附過程宜以langmuir吸附模型描述，其過程為物理吸附和離子交換相結合的吸熱過程，且為自發(fā)反應，對溫度是輕度敏感的，吸附過程符合準二級動力學模型。整個過程表現出“快速吸附，緩慢平衡”的特點，沸石投加量越大，粒徑越小，氨氮去除率越高。溶液初始pH-6時天然粉末沸石對氨氮的去除效果較好，其它陽離子對沸石吸附氨氮的影響順序為：K+>Na+>ca2+>Mg2+

3、；水體中的溶解性磷對沸石吸附氨氮的影響不大。
　　 2)通過對比試驗，證明了鹽改性沸石的脫氮效果最好，最佳改性條件為：NaC1溶液濃度lmol/L，水浴溫度70℃，體積質量比20m/g，水浴時間3h。改性沸石對氨氮的吸附更符合Freundlich模型，吸附過程介于單層吸附和多層吸附之間。改性沸石對氨氮的吸附量明顯高于天然沸石，吸附平衡時間在20h左右，整個過程符合準二級動力學模型。經濟分析表明，改性成本過高，工程應用的可行性較低

4、。
　　 3)采用冷法制備ENRC的最佳條件為：沸石粒徑45-70目，沸石和水泥的質量比4:1,植物發(fā)泡劑投加量imL/100g。采用熱法制備ENRC的最佳條件為：沸石粒徑100-200目，植物發(fā)泡劑投加量lmL/100g沸石，粘結劑水玻璃投加量10％（占沸石質量），預熱溫度500℃，預熱時間30miN,燒結溫度650℃，燒結時間10min.
　　 4)初始氨氮濃度為2～200mg/L時，Freundlich方程更適合描

5、述天然粒狀沸石對氨氮的吸附特征(r2>0.97)，而初始氨氮濃度為l～10mg/L時，粒狀沸石對氨氮的吸附過程可用Langmuir模型來描述(r2=0.9401）。溫度越高，粒徑越小，沸石吸附能力越強，吸附過程符合準二級動力學模型。
　　 5)冷法制備ENRC對氨氮的等溫吸附過程可用Langmuir模型描述，而熱法制備ENRC更符合Freundlich吸附模型。天然粒狀沸石對氨氮飽和吸附容量遠高于冷法ENRC(q∞=1.4755