随着城市人口的日益膨胀和工农业的迅速发展,氨氮污染的来源越来越广泛,排放量也越来越大,氨氮的污染日益严重。氨氮排入水体,容易引起水中藻类及其他微生物大置繁殖,形成富营养化污染,这不但会使水中溶解氧下降,鱼类大量死亡,严重时甚至会影响饮水安全。因此,去除水体中的氨氮对于防治水体富营养化和保障水产养殖生产至关重要。天然沸石对NH+4具有较好的选择吸附能力,并且沸石在我国含量丰富、价格低廉,用沸石处理氨氮是一种经济有效的方法。

天然沸石是一类架状硅铝酸盐矿物的总称,其结构主要由硅氧架格组成。硅氧架格以四面体结构存在,部分的Si4 + 可以被 Al3 置换,会导致负电荷的出现,沸石结构中会有金属等平衡电荷的离子。由于硅氧和铝氧结构的不同,沸石会形成很多孔道和孔穴,决定了沸石较高的吸附能力。沸石粒径一般为20 ~40 目的天然沸石,为乳白色无定形颗粒,对沸石固体进行 SEM 分析如图 1 所示。

沸石对水中氨氮吸附特性的研究-国投盛世

本研究对天然沸石同时进行超声及 NaCl 改性。因此,沸石改性过程主要受到盐浓度、超声功率及改性时间的影响。NaCl 浓度对沸石吸附氨氮的影响:在6个 250mL具塞锥形瓶中分别加入200 mL的10 mg/L的NH 4+-N 溶液,随即称取6份质量为0.5g的在相同超声功率(550 W)及改性时间(60 min)而不同NaCl浓度下 (分别为 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2mol/L)改性的沸石粉末加入瓶中,加塞密封并启动恒温振荡器,开始计时,用 0.45 μm 微孔滤膜过滤后测定氨氮浓度。

超声功率对沸石吸附氨氮的影响:实验方法同上所述,唯一不同为所用沸石为在相同改性时间(60min)及 NaCl 浓度(0.6mol/L)而不同超声功率(分别为 50、150、250、350、450、550W)下改性的沸石。改性时间对沸石吸附氨氮的影响:实验方法同上所述,唯一不同为所用沸石为在相同超声功率(350 W)及 NaCl 浓度(0.6 mol/L)而不同改性时间(分别为 10、20、30、40、50、60 min)下改性的沸石。

沸石对水中氨氮吸附特性的研究-国投盛世

由实验可知,氨氮的去除率与沸石添加量呈线性关系。所确定的较适宜吸附工艺条件为:反应温度30 ℃、反应时间 60 min、200 mL 0. 01 mol/L 氨氮废水、沸石添加量 3 g、体系 pH 值为 6,此条件下氨氮去除率可达 80%。