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改性沸石吸附低浓度氨氮废水及其脱附的研究

采用氯化钠溶液对某地天然沸石改性,以低浓度氨氮废水为处理对象,比较了天然沸石和改性沸石的吸附等温线、吸附动力学和动态吸附,并进行了改性沸石的动态脱附研究。结果表明,沸石的平衡吸附量随着平衡浓度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低浓度氨氮废水的行为,改性沸石比天然沸石具有更大的吸附氨氮能力。假二级方程很好地拟合沸石吸附动力学实验数据。装填105 g的改性沸石吸附柱有效处理20 mg/L氨氮的废水量为40 L,是装填相同质量天然沸石吸附柱的2.67倍,出水氨氮浓度小于5 mg/L。用含氯化钠和氢氧i化钠的溶液脱附改性沸石吸附柱吸附的氨氮,脱附率为95.2%。

 氨氮是水体中氮的主要形态之一,是水体富营养化的一种主要污染物。在水污染较严重的地区,执行越来越严格的标准,如江苏省在太湖地区污水处理厂氨氮排放限值执行5 mg/L的标准(DB32/1072-2007)。太湖流域不少污水处理厂面临提标的问题,需要强化氨氮的去除。因此,有必要研究既经济又有效的低浓度氨氮去除方法。由于沸石资源在我国储量丰富、成本低廉,利用沸石处理废水中低浓度氨氮无疑是一种有前景的方法。天然沸石可以有效吸附废水中的氨氮,但由于天然沸石的吸附容量较小,再生频繁,影响其大规模应用。近年来,国内研究人员研究天然沸石改性,取得了较好的效果,但这些研究针对较高浓度的氨氮废水。

沸石对生活污水氨氮处理的优势

沸石对生活污水氨氮处理的优势 选择沸石去除氨氮主要是利用沸石对阳离子的选择换吸附能力以及可以再生的特性。沸石的选择换吸附能力既要依靠表面的色散力，也要依靠内部较大的静电力。由于沸石晶格孔穴中分布有阳离子，部分结构也具有负电荷，从而形成强大的电场，吸附能力很强，因此对氨氮具有较大的吸附效应。此外，沸石还具有强大的离子交换性能。沸石孔穴的直径为0.6-1.5nm，而铵离子直径约为0.286nm，这就使得离子态的氨氮能够通过沸石中的孔穴和通道到达沸石表面，与沸石晶格中的Ca2+、Na+等阳离子发生交换，将其置换下来，使水中的氨氮量减少。为了更好地去除废水中的氨氮，可以对沸石进行改性来提高沸石对氨氮的吸附能力。 另外，通过实验结果表明，沸石的粒径大小对氨氮的吸附效果有显著的影响。天然沸石的粒径越小，滤液中氨氮的浓度越低，沸石对污水中氨氮的去除能力越高，其中粒径1-2mm的天然沸石对氨氮的吸附率变化范围相比粒径3-5mm的天然沸石可提高近20%。这是因为其它因素相同的实验条件下，沸石的粒径越小，其单位面积的沸石与污水水样的接触面积就越分散，比表面积相对越大，水中的分子态和离子态氨氮更容易与沸石接触，吸附交换的速率就越大。而粒径较大的沸石易达到动态吸附平衡，对氨氮的吸附效果相对较差，吸附容量较低，氨氮去除率就越低。 总之，沸石是一种效果稳定、绿色环保的水处理吸附剂，经改性后的沸石性能好、处理，适合用于综合治理污水等工程，具有较强的废水污染物处理能力，如对生活污水中的磷化物，工业废水中的重金属离子、有机物等污染物有明显的去除效果，因此符合我国环保发展理念，值得开发与推广应用。

沸石用于养殖业废水处理 Cintoli[27]利用沸石预处理养猪废水，当含氨氮1500mg/L的养猪废水经过沸石处理后，氨氮降到300～400mg/L，从而降低了废水NH4+-N对UASB中生物 的毒性，提高了沼气的产量。Sanchez和Milan等[28]采用了相反的工艺路线，他们先使用UASB和AFBR降解养猪废水中的高浓度有机物，后采用天然沸石去除出水中的氨氮，效果也很明显。Mlian等[29]用天然沸石处理养牛废水，当天然沸石粒径1.0～3.0mm、滤速为7m3/m2?h时，出水氨氮去除效果较好。