沸石是一类具有骨架结构的多孔水合铝硅酸盐矿物,硅氧四面体是其基本单元,由于其Si4的一部分被Al3代替,为了中和负的一价氧离子,将有相应的金属阳离子。当添加到其中时,这些弱连接到晶格的碱金属(碱土金属)和水分子很容易与周围水溶液中的阳离子交换,因此沸石具有良好的离子交换选择性。另外,由于沸石具有连接方法不同的硅(铝)氧四面体结构,因此在沸石中形成大量规则的孔穴。由于其表面积大,大量分子进入其中,因此具有良好的吸附性能,目前天然沸石已被广泛用于污水处理。本文以天然斜发沸石为例,介绍其对氨氮的吸附性能。

天然沸石对氨氮的吸附是一个快速吸附和缓慢平衡的过程,在将沸石投入水中启动前的3h,沸石对废水中氨氮的吸附率随时间的增加而迅速增加,斜发沸石的去除率达到92.71%,进一步延长了反应时间,时间吸附速率缓慢增加。这是因为当斜发沸石吸附溶液中的NH4饱和时,溶液中会发生离子交换和吸附平衡。此时,延长时间不会大大增加氨的去除率,直到7小时后氨氮被去除为止。此时,可以认为沸石的吸附是饱和的,其氨氮的去除率为93.61%,因此选择吸附时间为3h。

沸石对溶液中氨氮的吸附性能分析-国投盛世

当斜发沸石的剂量从2g/100mL增加到7g/100mL时,氨氮的去除率从60.30%增加到92.71%,单位质量的斜发沸石的氨氮去除率从6.03mg/g降低到2.65毫克/克可以看出,当溶液中氨氮含量恒定时,开始增加斜发沸石的量可以大大提高去除率,但是当溶液中氨氮的去除率增加到一定量时,则可以增加去除量。斜发沸石在这个时候。氨氮的去除率影响很小。当斜发沸石的用量为7g/100mL时,氨氮的残留浓度为14.58mg/g,低于国家一级排放标准(GB18918-2002),因此是可以满足排放标准。

并且,研究人员热力学计算表明斜发沸石对氨氮的吸附是一个自发的吸热过程,范围为298至318K。ΔG在20至0kJ/mol之间,表明斜发沸石对氨氮的吸附主要由物理吸附决定。