天然沸石对氨氮的动态去除过程研究(精)

＞ NH4+ ＞ Ba2 + ＞ Sr2 + ＞ Na + ＞ Ca2 + ＞ Fe3 + ＞ Al3 + ＞ 张曦
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002 ） 。 * 国家水体污染控制与治理科技重大专项（ 2009ZX07424收稿日期： 2013 － 12 － 20
等研究发现， 沸石对氨氮有着较强的选
水 污 染 防 治 Water Pollution Control
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近年来我国浅层地下水水质恶化趋势明显 ， 其中 污 （ 废 ） 水排放和渗 由于垃圾渗滤液入渗、 农业灌溉、 漏等原 因 造 成 的 氨 氮 污 染 问 题 尤 为 突 出。 据 仲 衍 伟
［1 ］
我国进行调查的 57 座城市中， 地下水 等的研究，
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氨氮超标的有 46 座， 超标率达 80% 。 郭宝萍
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环 境 工 程 Environmental Engineering
天然沸石对氨氮的动态去除过程研究
张 佳 张 倩 赵可玉 刘岳霖 王 膑 刘 菲
（ 中国地质大学（ 北京） 水资源与环境工程北京市重点实验室， 北京 100083 ）
*
摘要： 针对天然沸石去除氨氮的动态过程问题， 通过动力学实验、 等温吸附实验、 共存阳离子实验和阳离子交换实验展 开研究。结果显示： 沸石对 NH4 的吸附过程与准二级动力学模型拟合良好， 但在反应初期更符合粒子内扩散模型； 沸 其中 Ca 石对 NH4 的吸附等温线符合 Langmuir 方程； 共存阳离子与 NH4 存在竞争吸附， 交换是沸石吸附氨氮的主要方式， 并且在反应初期存在不等量交换现象 。 关键词： 天然沸石； 氨氮去除； 阳离子交换
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最大吸附量达到 11. 5 mg / g， 且随时间 择吸附能力， 呈现先显著上升、 后趋于平缓的特点。 王浩
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入上述溶液 100 mL， 置于恒温振荡器中振荡， 振荡频 12 h 后取出样品过滤， 率为 120 r / min， 测定滤出液中 氨氮浓度， 每组设置 3 个平行样。 1. 2. 4 阳离子交换实验 将 1 g 沸 石 置 于 100 mL 聚 乙 烯 瓶 中， 加入 100 mL NH4 Cl 溶液， 初始浓度为 50 mg / L， 置于恒温 振荡器中振荡， 振荡频率为 120 r / min， 控制振荡时间 10 ， 20 ， 30 ， 60 ， 120 ， 300 ， 540 ， 1 440 min。 做 4 组 为 5，
（ Beijing Key Laboratory of Water Ｒesources ＆ Environmental Engineering， China University of Geosciences， Beijing 100083 ， China） Abstract： The sorption kinetics experiments，isothermal sorption experiments，coexistence cations experiments，and cation exchange experiments were conducted to evaluate the adsorption mechanism of zeolite towards ammonium． The results showed that the pseudosecond order models，intraparticle diffusion model，Langmuir and Freundlich isotherms models were fitted to the results by a nonlinear method，respectively． Coexisting cations competing with ammonium onto zeolite，were mainly Ca2 + and K + ． Ammonium removal mainly depended on the cation exchange process，but the exchange amount between ammonium and cations were not equal resulted from physical adsorption of zeolite towards ammonium． Milliequivalent concentration of cations increased compared with that of ammonium，which was mainly caused both by competitive adsorption of cations towards NH4+ and cation exchange of Ca2 + in the solution towards Na + in the zeolites． Keywords： natural zeolite； ammonia removal； cation exchange
0
引
言
地下水水化学资料进行分析， 发现地下水氨氮超标率 由 1988 年的 29% 增长到 2004 年的 63% 。 沸石类天然矿物因其具有离子交换特性 ， 对氨氮 去除有选择性高、 去除速度快、 原料成本低、 无污染等 特点， 成为近年来的研究热点。天然沸石的晶体结构 由对称排列的硅铝原子所组成， 形成了一个带有负电 荷的三维开放稳定多孔结构， 孔道内的负电荷可被阳 离子中和， 如钠离子等。 同时， 这些阳离子可被溶液 中的某些阳离子置换， 如重金属离子或铵离子。 天然 沸石的离子交换选择性顺序为 Mg2 + ＞ Li + 。
+ + 2+ +
和 K 的影响最大； 阳离子
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DOI： 10. 13205 / j． hjgc． 201411017 ＲESEAＲCH ON THE PＲOCESS OF DYNAMIC ＲEMOVAL OF AMMONIA NITＲOGEN BY NATUＲAL ZEOLITE
Zhang Jia Zhang Qian Zhao Keyu Liu Yuelin Wang Bin Liu Fei
等对 等
北京市通州区农村地下水水质进行了调查 ， 其中氨氮 超标率高达 48. 3% ， 最大超标 9. 5 倍。 叶许春
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通过对昆明浅层地下水水质多年动态监测资料的分 析， 发现地下水氨氮污染现象已十分普遍， 污染最高
［4 ］ 浓度达到 46. 67 mg / L。梁秀娟 通过对吉林市多年
： Cs + ＞ Ｒb + ＞ K +