天然及改性沸石去除水中氨氮的試驗研究.pdf

1、近些年來,水環(huán)境污染突發(fā)事件時有發(fā)生;其中,由氨氮廢水導致的污染引起了廣泛關注。所以,氨氮廢水的處理已成為當今水處理行業(yè)重要任務。
　　本試驗采用靜態(tài)振蕩吸附法,選擇白銀天然沸石作為吸附材料,以模擬氨氮廢水為處理研究對象。通過掃描電鏡(SEM)、BET比表面積測試法和能譜儀(EDS)對天然沸石進行了表征,并測定了天然及 NaCl改性的陽離子交換容量(CEC);利用高溫焙燒改性、酸堿改性、NaCl改性等改性方法制備了改性沸石,并確定

2、了適宜的改性方法和改性條件;利用靜態(tài)振蕩試驗法分析了粒徑大小、反應溫度、振蕩時間、溶液pH值、共存物質、氨氮的初始濃度、沸石投加量等不同影響因素對天然及NaCl改性沸石去除水中氨氮的影響;根據天然及NaCl改性沸石對水中氨氮的吸附性能,繪制了天然及改性沸石吸附氨氮的Langmuir及Freundlich等溫線,并對天然及改性沸石吸附氨氮的熱力學、動力學進行了研究。試驗結果如下:
　　(1)通過SEM照片可以看到天然沸石粗糙的表面及

3、其發(fā)達的孔穴結構;利用BET測定天然沸石的比表面積為9.29m2/g;EDS測定結果顯示,鋁元素含量為11.36％,鐵含量為14.55%,使得沸石呈磚紅色;采用pH計指示電位滴定法,測定天然及NaCl改性沸石的陽離子交換量分別為80mmo1/100g和87.5mmo1/100g。
　　(2)高溫焙燒改性、酸堿改性不適于白銀天然沸石的改性;而NaCl溶液改性能明顯地提高沸石對水中氨氮的吸附能力;通過正交試驗分析,NaCl溶液濃度是改

4、性的主要影響因素,其次是固液比和改性時間,改性溫度;NaCl溶液改性沸石最佳的改性條件是NaCl溶液濃度為8%、改性時間為6h、固液比為4g/100mL、改性溫度35℃。
　　(3)在對沸石粒徑、振蕩時間、氨氮初始濃度、反應溫度、沸石投加量、pH值及共存物質等影響因素分析發(fā)現:在粒徑為6~30目范圍內,粒徑越小,天然沸石吸附效果越好,大于30目時,變化趨勢平緩;氨氮初始濃度的越高,天然及NaCl改性沸石對水中氨氮的吸附量越大,最終

5、趨于平緩;其中 NaCl改性沸石的最高吸附量可達10.11mg/g,比天然沸石的8.1 mg/g,提高2.01 mg/g;無論天然沸石,還是改性沸石,過度的提高投加量,均不能提高沸石對水中氨氮的去除效果,所以,要正確確定天然沸石的投加量,以避免不必要的浪費;天然及改性沸石對氨氮的吸附都具有“快速吸附、緩慢平衡”的特點,天然及改性沸石吸附水中氨氮的平衡時間分別為90min和180min左右;天然沸石吸附水中氨氮的pH適用范圍為4~9,Na

6、Cl改性沸石為pH=4~8;反應溫度為25℃和35℃時吸附效果差別不大;共存物質中同含有氯時陽離子的影響大小為:K+>Na+>Ca2+;共存物質中同含有鈉時陰離子的影響大小為:SO42->NO3->Cl->H2PO4-。
　　(4)Langmuir吸附等溫線的相關系數要高于Freundlich吸附等溫線的相關系數,說明吸附基本是單分子層吸附,且該吸附過程是吸熱反應;二級反應動力學模型(R2=0.99)比擬一級(R2=0.96)能更