随着工农业生产的发展和人们生活水平提高,大量氨氮浓度较高的工业废水和生活污水进入河流、湖泊等水体,促使水体富营养化,造成水体生态环境破坏,对人类健康构成危害。水中氨氮以非离子态氨和离子态氨形式存在,当氨氮浓度过高并被氧化成亚硝酸盐时,会对人体健康造成危害,即诱发高铁血红蛋白症和产生致癌的亚硝胺。氨氮是水处理中主要的目标去除物之一,一般来说,氨氮的处理方法包括物理法、化学法和生物法,折点加氯法成本高且会增加水中总溶解固体;吹脱法需要把pH调节到较高的范围,且易受季节温度的影响;生物法是最为经济有效的方法,但要求水中具有一定的有机质且无法深度去除水中氨氮。吸附法受温度的影响不大、成本低、操作容易、可再生利用,能深度处理水中氨氮达到完全除氮的目的。

沸石属于架状硅酸盐矿物,沸石结构中存在孔道、孔口和晶笼,由于四面体中铝替代硅导致结构电荷不平衡,其中平衡结构电荷的大半径、低电价阳离子K+、Na+、Ca2+等属于可交换阳离子,极易与其周围水溶液里的阳离子发生交换作用,因而具有良好的吸附及离子交换性能。沸石对NH4+的选择吸附性能高于有机阳离子交换树脂,沸石对阳离子的选择交换顺序:Cs+>Rb+>K+>NH4+>Sr+>Na+>Ca2+>Fe3+>Al3+>Mg2+>Li+。沸石种类繁多,其中,斜发沸石对氨氮吸附效果最佳。利用斜发沸石对水中氨氮吸附特性,可将其作为人工湿地土壤改良剂、曝气生物滤池的滤料。

沸石去除废水中氨氮的条件与方式-国投盛世

天然沸石:本研究所用天然沸石为河北省围场县斜发沸石,主要矿物成分为斜发沸石45%,石英35%,方鲜石1%,长石6%,伊利石5%,蒙脱石5%,天然沸石经破碎、筛分后,收集粒径为1-2mm的颗粒,洗涤、干燥后备用。

不同用量的沸石对氨氮的吸附实验结果如图所示。实验中,沸石粒径58-120μm,用量分别为1g、2g、5g、8g、10g、15和20g。初始氨氮浓度C0=100mg/L,温度t=30℃。结果表明,随着沸石用量的增加,沸石对氨氮的去除率增大,单位吸附质量比迅速减少,由312.75mg/kg下降到124.31mg/kg。此外,当沸石用量低于8g时,氨氮的吸附质量比随着沸石用量的减少迅速增加。

随着天然沸石粒径与投加量的减小,沸石对氨氮的吸附质量比显著增加;在pH值为4-8的范围内,沸石的氨氮去除效果变化不大,当pH为中性时,去除效果最好。