天然沸石在高温氨氮废水中的吸附特性

采用天然沸石颗粒处理模拟氨氮废水，对比研究了常温和中高温下沸石吸附效果的差异，探讨了高温下吸附过程的热力学，并优化了高温下沸石吸附氨氮废水的操作工艺。

一、水中氨氮含量高的影响

水体中的氨氮可导致水富营养化，是主要的耗氧污染物，因此对含氨氮的废水，特别是工业氨氮废水必须经处理后才能排放。工业氨氮废水，如工业循环冷却用水、焦化厂废水、食品加工厂废水及制药工厂废水等的共性是温度较高，都超过了45℃。但目前的废水处理方法，包括生物硝化/反硝化、树脂离子交换和化学沉淀等均不适合直接处理高温氨氮废水，需要预先对废水进行加水稀释冷却或热交换器降温处理，增加了处理工艺流程，加大了废水处理的成本。

天然沸石是一种呈结晶阴离子型架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质，在自然界中分布广泛，其结构中铝氧四面体结构的电负性使天然沸石极易吸附铵根离子等阳离子，且同时具有耐高温、耐酸碱、价格合理等特性，因此在处理高温氨氮废水方面有潜在的应用前景。

二、天然沸石在高温氨氮废水中的吸附特性

不同温度下天然沸石对溶液中氨氮的平衡吸附效果如图1所示。在常温阶段(35℃以下)，天然沸石对氨氮的吸附质量比为1.0mg/g左右。随着温度的升高，吸附质量比显著增大，在60℃以上达到2.0mg/g左右，并随着温度的继续升高维持在一定范围内。因此天然沸石适用于处理中高温氨氮废水，且在同等用量下，吸附效果明显优于常温下的吸附效果。这是由于温度的升高加速了溶液中和沸石上的分子和离子的热运动，提高了沸石对溶液中氨氮的吸附活性。

在高温模拟废水中，沸石质量浓度在10～40g/L时，随着沸石用量的增加，去除率明显增加。当沸石用量继续增加时，去除率只有少量提高。沸石的吸附质量比随沸石用量增加呈下降趋势。综合考虑沸石使用率和去除效果选取沸石用量在40～50g/L，此时溶液中氨氮去除率达到70%左右。

天然沸石在高温废水下的氨氮吸附量明显大于常温环境，其吸附热力学更符合Freundlich等温吸附模型(Ｒ2＞0.99)，吸附能力达到优惠吸附，因此天然沸石适用于处理高温氨氮废水。