改性沸石吸附低濃度氨氮廢水及其脫附的研究

采用氯化鈉溶液對(duì)某地天然沸石改性,以低濃度氨氮廢水為處理對(duì)象,比較了天然沸石和改性沸石的吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)吸附,并進(jìn)行了改性沸石的動(dòng)態(tài)脫附研究。結(jié)果表明,沸石的平衡吸附量隨著平衡濃度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低濃度氨氮廢水的行為,改性沸石比天然沸石具有更大的吸附氨氮能力。假二級(jí)方程很好地?cái)M合沸石吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。裝填105 g的改性沸石吸附柱有效處理20 mg/L氨氮的廢水量為40 L,是裝填相同質(zhì)量天然沸石吸附柱的2.67倍,出水氨氮濃度小于5 mg/L。用含氯化鈉和氫氧i化鈉的溶液脫附改性沸石吸附柱吸附的氨氮,脫附率為95.2%。

 氨氮是水體中氮的主要形態(tài)之一,是水體富營(yíng)養(yǎng)化的一種主要污染物。在水污染較嚴(yán)重的地區(qū),執(zhí)行越來(lái)越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),如江蘇省在太湖地區(qū)污水處理廠氨氮排放限值執(zhí)行5 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)(DB32/1072-2007)。太湖流域不少污水處理廠面臨提標(biāo)的問(wèn)題,需要強(qiáng)化氨氮的去除。因此,有必要研究既經(jīng)濟(jì)又有效的低濃度氨氮去除方法。由于沸石資源在我國(guó)儲(chǔ)量豐富、成本低廉,利用沸石處理廢水中低濃度氨氮無(wú)疑是一種有前景的方法。天然沸石可以有效吸附廢水中的氨氮,但由于天然沸石的吸附容量較小,再生頻繁,影響其大規(guī)模應(yīng)用。近年來(lái),國(guó)內(nèi)研究人員研究天然沸石改性,取得了較好的效果,但這些研究針對(duì)較高濃度的氨氮廢水。

微波改造沸石環(huán)境材料的表征與脫氮效果

通過(guò)添加不同類(lèi)型助劑對(duì)天然沸石進(jìn)行微波改造制備環(huán)境材料,并研究其對(duì)再生水中氨氮的去除效果.研究發(fā)現(xiàn),相同的改造條件下,不同助劑的微波沸石對(duì)氨氮的去除效果順序?yàn)?乙i酸鈉微波沸石Na Cl微波沸石SDS微波沸石CTMAB微波沸石單獨(dú)微波沸石原沸石.孔徑測(cè)試結(jié)果顯示微波沸石的總孔體積、孔徑數(shù)量、比表面積均有所提高.通過(guò) SEM,XRD等手段對(duì)微波改造前后的沸石表征,微波改造過(guò)程中助劑的加入使沸石顆粒表面松散度有不同程度的提高,出現(xiàn)了更多的孔道,主衍射峰強(qiáng)度有所減弱,沸石吸附性能提高.

微波是一種頻率在300 MHz~300 GHz的電磁波,其具有熱效應(yīng),與常規(guī)的加熱方式不同,微波加熱能在不同的深度同時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng),使得加熱快速均勻,縮短加熱時(shí)間,改善加熱質(zhì)量,并且節(jié)約能源.天然沸石是一種具有巨大的比表面積、規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)、可控酸位及酸密度等獨(dú)i特物理化學(xué)性質(zhì)的結(jié)晶型硅鋁酸鹽.其孔道內(nèi)可能包含某些雜質(zhì),如金屬陽(yáng)離子、水分等,使得其吸附性能有所降低,因而可通過(guò)對(duì)天然沸石進(jìn)行改造以擴(kuò)寬其孔道,增加其吸附性能.常用的改性方法有熱改性、酸堿改性、鹽改性,但都主要集中在改性方法對(duì)脫氮除磷效果方面的研究,很少提到微波改性影響沸石結(jié)構(gòu)與其吸附能力方面的關(guān)系。

天然沸石在水處理中的應(yīng)用|沸石的水處理作用

天然沸石在水處理中的應(yīng)用|沸石的水處理作用

一、天然沸石脫氮

含氮廢水的處理對(duì)于防止水體富營(yíng)養(yǎng)化尤為重要。目前，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的脫氮方法主要有生化方法、物理化學(xué)方法、沸石吸附方法和離子交換方法等。沸石骨架中存在某些空穴和孔隙，這決定了它們具有吸附和離子交換作用。沸石除去氨氮的機(jī)理是非離子氨的吸附和離子氨的離子交換。通常認(rèn)為非離子氨的吸附是主要的，因?yàn)榘笔菢O性分子，并且沸石的表面帶負(fù)電，因此其對(duì)氨具有較強(qiáng)吸附作用。

研究了天然沸石對(duì)氨氮廢水吸附特性的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明， 沸石吸附氨氮過(guò)程的適pH為7-8；沸石對(duì)氨氮吸附容量與比表面積和總孔體積的大小有較大影響并且呈正相關(guān)關(guān)系；沸石的投加量越大，其去除氨氮的效率越高；而沸石對(duì)氨氮的吸附容量隨著沸石投加量的改變則與之相反。

二、天然沸石除磷

研究人員通過(guò)研究沸石的除磷性能實(shí)驗(yàn)表明，沸石具有吸附劑的功能且能夠除磷，即使 pH 值較廣時(shí)，沸石也可有效去除廢水中的磷，當(dāng)沸石投加量、原水磷的濃度、磷的各種存在形態(tài)有所變化時(shí)，磷去除率也隨之改變。而部分研究人員研究了天然沸石除磷的影響因素實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，沸石對(duì)磷的去除率隨著沸石用量和接觸時(shí)間的增加而增加，達(dá)到峰值后再投加沸石和增加接觸時(shí)間，去除率逐漸下降。

三、天然沸石除有機(jī)污染物

由于工業(yè)的迅猛發(fā)展，例如有機(jī)工業(yè)、精細(xì)化工和高分子工業(yè)的迅速發(fā)展，使得水中有機(jī)污染物更加復(fù)雜和繁多。天然沸石能夠去除廢水中的有機(jī)污染物是因?yàn)槠湮侥芰χ饕捎袡C(jī)物分子的極性和大小所決定。其中沸石更容易吸附極性分子和較小分子直徑的；此外，如果有機(jī)物分子含有極性基團(tuán)或可極化基團(tuán)， 其可以強(qiáng)烈地吸附在沸石的表面上并因此被去除。通過(guò)實(shí)驗(yàn)利用活性炭、沸石來(lái)去除飲用水中的有機(jī)污染物，結(jié)果表明，沸石可以代替一些活性炭作為吸附劑，沸石深度處理飲用水的能力部分甚至優(yōu)于活性炭。

沸石作為飼料添加劑具有很高的安全性，對(duì)于提高豬的生長(zhǎng)性能以及疾病的預(yù)防都具有很積極的作用，沸石又具有分布量大、易于開(kāi)采等特點(diǎn)，因此，作為一種有效低廉的飼料添加劑可以更廣泛的應(yīng)用于養(yǎng)豬生產(chǎn)。同時(shí)，沸石又可以改善養(yǎng)豬生產(chǎn)中的食品安全、環(huán)境保護(hù)以及動(dòng)物福利等社會(huì)問(wèn)題，從而使養(yǎng)豬生產(chǎn)更加符合時(shí)代的要求。存在的問(wèn)題：不同種類(lèi)、純度的沸石在飼料中所占有的比例與豬的生長(zhǎng)和疾病預(yù)防的關(guān)系，以及沸石在預(yù)防疾病過(guò)程中阻礙各種毒i素的具體生理機(jī)制等問(wèn)題有待于今后進(jìn)一步研究。