斜發(fā)沸石可以有效處理廢水

沸石是一族架狀結(jié)構(gòu)的多孔性含水鋁硅酸鹽礦物，硅氧四面體是其基本單位，其中部分Si4 被Al3 所取代，為了中和負(fù)一價(jià)的氧離子，就會(huì)有相應(yīng)的金屬陽(yáng)離子加入其中，這些與晶格聯(lián)系較弱的堿金屬(堿土金屬)和水分子極易與周圍水溶液中陽(yáng)離子發(fā)生交換作用，因而沸石具有良好的離子交換選擇性能。又因斜發(fā)沸石具有不同連接方式的的硅(鋁)氧四面體結(jié)構(gòu)，沸石中便形成了大量的孔穴和孔道，因其表面積很大，大量分子進(jìn)入其中，因而具有很好的吸附性能，故在污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。

沸石吸附氨氮是一種快速吸附、緩慢平衡的過程，在開始前3h，沸石對(duì)廢水中氨氮的吸附速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速增加，斜發(fā)沸石對(duì)氨氮的去除率達(dá)到92.71%，進(jìn)一步延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間吸附速率增加緩慢，這是因?yàn)楫?dāng)斜發(fā)沸石吸附溶液中的NH4 達(dá)到飽和后，溶液中會(huì)有離子交換和吸附平衡，此時(shí)延長(zhǎng)時(shí)間也不能大幅度提高氨氮去除率，直至7h后氨氮去除率保持不變，此時(shí)可認(rèn)為，沸石吸附飽和，此時(shí)對(duì)氨氮的去除率為93.61%，因此選擇吸附時(shí)間為3h。當(dāng)斜發(fā)沸石用量由2g/100mL增加到7g/100mL時(shí)，氨氮去除率由60.30%提升至92.71%，單位質(zhì)量斜發(fā)沸石對(duì)氨氮的去除率由6.03mg/g降低為2.65mg/g，由此可知，當(dāng)溶液中氨氮含量一定時(shí)，開始增加斜發(fā)沸石用量，可以使得去除率大幅提高，但當(dāng)溶液中氨氮的去除率增大到一定時(shí)，此時(shí)再增大斜發(fā)沸石用量，對(duì)氨氮的去除率影響甚微。當(dāng)斜發(fā)沸石用量為7g/100mL時(shí)，氨氮剩余濃度為14.58mg/g，低于國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)，可以達(dá)標(biāo)排放。因此來自發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓空氣的氧氣就被吸附在沸石的表面，輸出的氣體為幾乎不含氧氣的富氮?dú)怏w，直到沸石表面能收集氣體的地方都被氧氣占據(jù)，從而保證燃油箱的氧氣濃度低于9%，降低了燃油箱的可燃度。

沸石分子篩應(yīng)用

近年來，沸石分子篩由于具有獨(dú)特的性能，已經(jīng)在吸附分離、催化等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。但是對(duì)某些沸石分子篩的性能優(yōu)劣問題認(rèn)識(shí)不夠深入，有的甚至還很膚淺，為了更加有效地發(fā)揮沸石分子篩在吸附分離、催化領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，建議加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作：

1、研制價(jià)格低廉的沸石分子篩，以降低生產(chǎn)成本為目的；

2、研究沸石分子篩的合成及改性對(duì)結(jié)構(gòu)、組成和性能的影響，尋找提高其吸附容量和選擇性的方法；

3、建立和完善評(píng)價(jià)吸附劑性能的定量指標(biāo)，更好地為實(shí)際生產(chǎn)做出指導(dǎo)。

沸石的吸附機(jī)理

沸石已被廣泛應(yīng)用于水處理中，為進(jìn)一步拓展其應(yīng)用范圍，需對(duì)其應(yīng)用機(jī)理進(jìn)行深入探討，本文從吸附等溫、吸附動(dòng)力學(xué)和吸附熱力學(xué)三個(gè)方面進(jìn)行探討。

一、沸石吸附等溫特性

常見的吸附等溫理論模型有Langmuir模型和Freundlich模型。Langmuir模型，適用于化學(xué)吸附和低壓高溫時(shí)的物理吸附，Langmuir等溫模型的應(yīng)用基于三個(gè)假設(shè)：

1.吸附分子間無作用力；

2.表面是均勻的，即吸附熱不隨吸附量而變化，每一個(gè)吸附點(diǎn)的能量不變；

3.吸附限制在單分子層。Freun．dlich模型是經(jīng)驗(yàn)式，適用于不均勻表面的吸附，吸附熱隨覆蓋度指數(shù)下降。這兩種模型在物理吸附和化學(xué)吸附中都有廣泛的應(yīng)用。

二、沸石吸附動(dòng)力學(xué)

常用于描述吸附過程的動(dòng)力學(xué)模型有準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。沸石是沸石族礦物的總稱，是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸礦物按沸石礦物特征分為架狀、片狀、纖維狀及未分類四種。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型通常用于吸附開始階段的描述，不能用來準(zhǔn)確地描述整個(gè)吸附過程，而準(zhǔn)二級(jí)模型包含了吸附的全過程，如液膜擴(kuò)散、表面吸附與內(nèi)擴(kuò)散，能更好地描述吸附反應(yīng)的全過程。

三、沸石吸附熱力學(xué)

采用靜態(tài)平衡法，進(jìn)行了斜發(fā)沸石對(duì)水中氨氮的吸附熱力學(xué)研究，結(jié)果表明，該吸附反應(yīng)的△H>0、△G<0、△S>0，沸石對(duì)氨氮的吸附為吸熱反應(yīng)，吸熱后體系的混亂度增加。5％和5％的沸石，試驗(yàn)結(jié)果顯示，與未添加沸石的對(duì)照組相比，平均日增重分別提高5。在研究溫度對(duì)天然沸石及改性沸石吸附NH4-N的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)該沸石吸附NH4 -N為吸熱反應(yīng)，溫度升高有利于沸石吸附NH4 -N，但影響不明顯。