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沸石吸附氨氮在水处理中的作用

发布时间:2019-04-28     浏览次数:1783

氨氮是水体中重要耗氧物质、是引起水体富营养化的污染物。近年来,随着社会生产水平的提高,氨氮的排放量与日俱增。由于水污染事件频繁发生,严重威胁着社会日常生产工作,对于水污染较严重的地区,逐渐实行更加严格的标准控制污水中氨氮的排放,不少污水处理厂面临标准提高的严峻现状。因此,在兼顾经济的条件下提高处理效率,成为了研究的重点。目前国内解决高浓度氨氮污染主要使用吹脱法、生物法、离子交换法。其中吹脱法容易造成二次污染,生物法条件要求高、反应缓慢,而离子交换法较易控制。天然沸石是一种含水的碱或碱土金属的铝硅酸盐矿物,是由硅氧四面体和铝氧四面体组成的架状硅酸盐,具有比表面积大,吸附性能好,离子交换能力强,化学性能稳定等特点。沸石对氨氮的去除有着较好的效果,对浓度具有普适性,并且由于沸石资源在我国储量丰富、成本低廉,是一种具有前景的水处理方式,因此沸石吸附氨氮受到较多的关注。

研究了斜发沸石对氨氮吸附行为,探讨了水力停留时间、pH值对吸附效果的影响,同时考察了吸附氨氮前后的沸石的性能及结构变化。结果表明,准二级吸附动力学方程能够很好地描述沸石吸附氨氮的过程,沸石在1.0g/L的氨氮溶液中的理论吸附值为8.69mg˙g-1。沸石吸附氨氮的最佳水力停留时间为40min,最佳pH值为6,并且氨氮去除率随着浓度的升高而降低,随着沸石投加量的增加而升高。沸石吸附氨氮前后形态及结构并未发生变化,比表面积、孔容、孔径则明显降低。

天然斜发沸石改型:称取log20〜40目的斜发沸石,加入20%NaCl溶液100mL,用电炉煮沸,倾去浑浊液,再加入预热盐水100mL,电炉煮沸0.5h,同前操作,最后用蒸馏水漂洗后使沸石冷却至室温,完成改型。

天然沸石

改型后的钠型沸石装入φ5mmX300mm交换柱内,用蒸馏水洗涤至流出液中无Cl-。再用己知pH值的NH+4浓度的氨氮废水以一定流速流经交换柱,至一定刻度时停止通废水,测定容量瓶内废水的NH+4浓度,通过前后废水中NH4+的浓度差,即可计算出沸石对铵离子全交换容量。改变氨氮废水的pH值,重复上述步骤,可测得不同pH值时沸石对氨氮废水中铵离子的全交换容量。

循环试验采用氯化钠溶液为洗脱剂。作者在废水pH值为5、吸附温度为20°C、吸附速度为0.0027m/s、洗脱温度为75℃、洗脱速度为0.08cm/s的综合条件下,进行多组循环试验。

试验结果为

原料废水246mg/L35L,处理后废水21.3mg/L35L;

用饱和NaCl水溶液1.5L洗脱,产出废水6300mg/L1.5L。

实验采用两种洗脱剂(氯化钠溶液和氧化钙乳液)进行洗脱。

结果证明,钙型沸石也有很好的除氨能力,氨回收率可达到95.6%,工业流程示意图如图4-19所示。


利用斜发沸石处理氨氮废水,在废水浓度pH=5的条件下,平均全交换容量达到12.96mg/g沸石,且交换容量随pH值的增大而降低;

高速、低温有利于吸附,低速、高温有利于洗脱。循环试验显示,处理后废水浓度由246mg/L降到21.3mg/L,去除氨氮率达91.3%,达到了国家标准。

实验采用两种洗脱剂(氯化钠溶液和氧化钙乳液)进行洗脱,结果证明,钙型沸石也有很好的除氨能力,氨回收率可达到95.6%。

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