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锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

发布时间:2020-04-01     浏览次数:1170

氮和磷是引起水体富营养化的2种关键营养元素废水中的氮和磷主要以铵和磷酸盐的形式存在吸附法是一种可以有效去除废水中铵和磷酸盐的方法应用吸附法去除废水中铵和磷酸盐的一个关键技术问题是选择合 适的吸附剂材料.沸石是呈骨架状结构的铝硅酸盐晶体沸石硅氧四面体晶体结构中的硅离子被铝离子部分置换使得沸石骨架带有过剩的负电荷这些过剩负电荷通常由一价或二价阳离子(Na+K+Mg2+Ca2+)所平衡因此沸石具有较强的阳离子交换能力近年来利用沸石的离子交换特性去除水中铵的研究较多但是沸石对水中磷酸盐的去除能力却非常有限目前已有研究表明无定形氢氧化锆、锆负载纤维吸附剂和锆负载橙子废物凝胶对水中的磷酸盐具有很强的吸附能力


 

 

实验所用天然沸石产自河北省围场县,该天然沸石的阳离子交换容量为 1300~1800mmol/kgSi/Al 物质的量比为 4.25~5.25.X射线衍射分析结果表明该天然沸石的主要矿物成分为斜发沸石、丝光沸石和二氧化硅它们的质量含量分别为 66%19%15%天然沸石经过研磨过筛得粒径 <0.075 mm 的样品备用实验所需的KH2PO4NH4ClZrOCl2·8H2O等化学试剂均为分析纯实验用水为去离子水


 

 

通过标准图谱进行比对可以发现锆改性沸石含斜发沸石、丝光沸石和石英等矿物成分并且没有发现明显的锆氧化物或锆氢氧化物特征衍射峰这说明采用锆对天然沸石进行改性不会改变天然沸石的晶体结构

 

 

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除率均随吸附剂投加量的增加而增大这是因为随着吸附剂投加量的增加可供吸附的活性点位增加从而使得被吸附的吸附质总量随之增加锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的单位吸附量随着吸附剂投加量的增加而降低

当水中的pH值由3增加到pHZPC时,锆改性沸石表面所带的正电荷随之下降,使水中磷酸根离子向吸附剂表面迁移的量减少,从而导致锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力下降.当水中的 pH 值继续升高(高于氢氧化锆的pHZPC)时,锆改性沸石的表面携带更多的负电荷,吸附剂与水中磷酸根离子间的静电排斥力增强,这不利于水中阴离子向吸附剂表面的迁移,从而导致锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力下降

 

 

 

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH的增加而降低pH4~8锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高pH低于4或高于8对铵的吸附能力下降另外,锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换