沸石对氨氮的吸附行为研究
天然沸石对氨氮的吸附特性研究
山西大学学报(自然科学版)34(3):485~491,2011Journal o f Shanx i U niver sity(N at.Sci.Ed.)文章编号:0253-2395(2011)03-0485-07天然沸石对氨氮的吸附特性研究邹娟,郭雪松,李琳,刘俊新*(中国科学院生态环境研究中心,北京100085)摘要:从天然沸石对氨氮的吸附动力学、吸附平衡、pH对吸附的影响及其作为垂直流人工湿地(V ertical flow co nstr ucted wetland,VF CW)的填料处理生活污水的效果进行了研究.结果表明,该沸石对氨氮的吸附行为符合Langmuir和F reundlich吸附等温式,最大吸附量为8.10mg/g;与颗粒内扩散模型相比,假二级反应模型能更好地描述沸石对氨氮的吸附全过程;沸石吸附氨氮的最佳pH为4.0~8.0.VF CW对氮的去除率(R,%)前3个月在90%以上,随后的7个月逐渐降低;当进水氨氮累计量与VF CW内沸石可吸附的最大氨氮量的比例(r)[150%时,R与r呈线性关系.关键词:污水处理;氨氮去除;沸石;吸附;垂直流人工湿地中图分类号:X703文献标识码:A0引言随着我国农村经济的发展,农村水环境污染日趋严重,其治理迫在眉睫[1].人工湿地具有无能耗、运行费用省和操作管理简便等特点,是适用于处理农村生活污水的技术之一[2].传统人工湿地采用土壤作为填料,脱氮效果特别是运行前期的脱氮效果有限.近年来,人工湿地填料的选择已成为研究的热点之一[3-5].天然沸石具有硅铝晶体结构,对氨氮的吸附效果好[6],且来源广泛,价格低廉,将其作为人工湿地的填料,可提高湿地的脱氮效果[7].但沸石对氨氮的吸附性能与人工湿地的脱氮效果之间的联系研究报道很少.在研究沸石对氨氮的吸附性能的基础上,构建以沸石为填料的垂直流人工湿地(Vertical flow co nstr uc-ted w etland,VFCW),用于处理生活污水,探讨VFCW运行前期的脱氮效果与沸石对氨氮的吸附性能之间的关系,为其设计和运行提供技术支撑.1实验材料与方法1.1沸石吸附剂的制备及其理化性质的测定所采用沸石为不规则颗粒状,粒径4~8m m,容重1.10t/m3,空隙率35%,含水率2.55%.破碎后过100目筛,105e烘干,用于氨氮的静态吸附批量试验.沸石的晶体结构及矿物成分通过Scintag-XDS-2000型X射线衍射仪(XRD,Cu K A,2H=5~40b)测定;化学组分采用扫描型波长色散X射线荧光光谱仪(WDXRF)测定;表面结构和形貌采用S-3000N(H itachi)型扫描电子显微镜(SEM);比表面积和孔径通过A SAP200(M icro metr itics Co.)型比表面分析仪测定.1.2沸石对氨氮的吸附动力学用去离子水配制50mg/L NH4Cl溶液,调节pH为7.0,移取450mL于三角瓶中,加入2.5g制备好的沸石,再加入3滴氯仿作为微生物抑制剂,每组3个平行.将三角瓶置于摇床中,180r/min,25e恒温振荡.在吸附时间分别为0min、5m in、10min、20min、30m in、1h、2h、3h、5h、7h、10h、14h、20h和24h取样,样品用0.45L m滤膜过滤,分析滤液中的NH+4-N浓度.*收稿日期:2010-04-22;修回日期:2011-05-12基金项目:国家科技重大专项/水污染控制与治理0资助(编号2008ZX07101-006-03)作者简介:邹娟(1982-),女,湖南人,博士,主要从事水污染控制技术研究.*通讯联系人:E-mail:jxliu@1.3 沸石对氨氮的等温吸附试验用去离子水配制NH 4+-N 浓度分别为0、5、10、20、30、50、100、200、300和500m g/L 的NH 4Cl 溶液,调节pH 为7.0,分别移取50mL 于100mL 离心管中,加入500mg 沸石,再加入3滴氯仿,每组3个平行.将离心管置于摇床中,180r/min,25e 恒温振荡24h 后取样,样品用0.45L m 滤膜过滤,分析滤液中的NH 4+-N 浓度.1.4 pH 对沸石吸附氨氮的影响用去离子水配制50mg /L 的NH 4Cl 溶液,调节pH 分别为3、4、5、6、7、8、9、10和11,移取50mL 于100mL 离心管中,加入500m g 沸石,再加入3滴氯仿,每组3个平行.将离心管置于摇床中,180r /min,25e 恒温振荡24h 后取样,样品用0.45L m 滤膜过滤,分析滤液中的NH +4-N 浓度,同时测定溶液的pH.1.5 沸石垂直流人工湿地的构建与启动运行垂直流人工湿地(VFCW)面积为0.75m 2(L @W = 1.5m @0.5m),填料层高度为50cm.其中,下层填充15cm 高粒径为6~25m m 的鹅卵石;上层填充35cm 高粒径为4~8m m 的沸石.VFCW 顶部设有布水管,底层铺设集水管.VFCW 的进水为厌氧池预处理后的生活污水,进水前先用自来水冲洗直到出水氮含量低于检测限.2009年1月至3月,逐步增加进水流量,从60L/d 至150L/d(即水力负荷从76.8mm/d 至192mm/d);2009年4月至10月,进水流量保持150L/d.每月取两次进水和出水,分析水质指标.1.6 分析方法水样的测定采用5水和废水监测分析方法6中的标准方法[8].沸石对氨氮的吸附量按下式计算[9]:Q e =V(C 0-C e )W (1)式中:Q e 为吸附平衡时NH 4+在沸石上的吸附量(m g/g);W 为沸石质量(g);V 为溶液体积(L);C 0为溶液中氨氮的浓度(mg/L);C e 为吸附平衡时溶液中剩余的氨氮浓度(mg /L).2 结果与讨论2.1 沸石的理化特征沸石的XRD 衍射图谱如图1示,其矿物含量为:38%石英,33%斜发沸石,15%透长石,8%伊利石,6%方沸石.图1 天然沸石的XRD 衍射图谱Fig.1 XRD fig ur e of the natur al zeolite天然沸石、静态吸附氨氮后沸石和V FCW 中沸石的化学组分和表面形态分别如表1和图2(P487)所示.由表1可知,吸附氨氮后沸石和VFCW 内沸石的K 、Ca 和Fe的含量明显减少,而Al 的含量有所增加,表明沸石对氨氮的去除过程中发生了离子交换[10-11].由图2可知,天然沸石表面粗糙多孔,吸附后沸石表面与吸附前差别不大,而VFCW 中沸石表面附着生长大量微生物,表明沸石适宜作为微生物附着的介质.天然沸石和VFCW 中沸石的BET 比表面积分别为10.58m 2/g 和19.00m 2/g,平均孔径分别为5.62nm 和5.70nm.与吸附前沸石相比,VFCW 中沸石平均孔径没有明显变化,比表面积增加了近2倍,这与VFCW 中沸石表面附着生长大量微生物有关.486山西大学学报(自然科学版) 34(3) 2011表1 天然沸石(吸附前)、静态吸附后沸石和湿地中沸石的化学组分Table 1 Composition of the natural zeolite before and after adsorption,and zeolite filled in the VFC W 氧化物SiO 2A l 2O 3K 2O CaO Fe 2O 3N a 2O M gO T iO 2P 2O 5Cl SO 3M nO O thers L O I 含量(%)吸附前65.4511.78 6.94 3.48 2.480.6130.4710.3390.5210.1840.130.1040.3147.20吸附后67.4313.91 5.61 1.80 1.710.7170.6090.2430.5360.0530.0390.0680.1667.11湿地内65.8815.35 4.50 2.11 1.28 1.230 1.4000.1880.0550.0030.0640.0310.1507.75图2 吸附前、静态吸附后和V F CW 中沸石的SEM 图Fig.2 SEMpho tos of zeolite befo re and aft er adso rptio n,and zeo lite filled in the V FCW2.2 沸石对氨氮的吸附动力学常用的动力学模型有假二级反应模型和颗粒内扩散模型.假二级反应模型的表达式如下:t Q t =1k 2Q e 22+1Q e 2t (2)式中:t 为吸附时间(min);Q t 为t 时刻NH 4+在沸石上的吸附量(mg/g);k 2为二级反应速率常数(g/(m g #min)).以Q t 或t/Q t 对t 作图,如图3所示.由图可得参数k 2和Q e 2的值,见表2.图3 沸石吸附氨氮的假二级反应模型拟合结果F ig.3 A mmonium adsor pt ion on zeo litefitted to t he P seudo -seco nd -or der M odel 图4 沸石吸附氨氮的颗粒内扩散模型拟合结果Fig.4 A mmonium adsor ption on zeo lite fitted to the Int ra -particle diffusio n M odel颗粒内扩散模型的表达式如下:Q t =k p t 1/2+C(3)式中:k p 为颗粒内扩散速率常数(m g/(g #min 1/2));C 为常数.以Q t 对t 1/2作图,如图4所示.由图可得参数k p 的值,见表2.表2 沸石吸附氨氮的假二级反应模型和颗粒内扩散模型的参数和相关系数Table 2 Rate constants and correlation coeff icients for thePseudo -second -order and Intra -particle dif fusion Model假二级反应模型(吸附时间为0~24h)颗粒内扩散模型(吸附时间为0~5h)k 2(g /(mg #min))Q e 2(mg /g )R 2k p (mg/(g #min 1/2))R 20.015 3.3700.99960.0920.976 由图3、图4和表2可知,当吸附时间在5h(300m in)以内时,颗粒内扩散模型和假二级反应模型均能很487邹娟等:天然沸石对氨氮的吸附特性研究好地描述沸石对氨氮的吸附过程;在整个吸附过程中(吸附时间为0~24h),颗粒内扩散模型和假二级反应模型拟合沸石对氨氮的吸附过程的相关系数R2分别为0.839(未列于表2)和0.9996,假二级反应模型能更好地描述沸石吸附氨氮的全过程.该沸石对氨氮的吸附过程可分为多步:第一步为快速吸附阶段,是液相NH+4扩散至沸石表面的过程;第二步为NH+4在沸石内部孔隙中的逐步扩散吸附过程;第三步为平衡吸附过程,此时颗粒内的扩散速率随着溶液中NH+4浓度的降低而变慢,NH+4最终达到固液两相平衡.NH+4在沸石孔隙中的迁移扩散过程为沸石吸附氨氮的速率控制步骤[11-12].2.3沸石对氨氮的等温吸附常用的吸附等温式有Langm uir和Fr eundlich.其中Langm uir公式如下:C e Q e =1Q maxC e+1Q max K L(4)式中:Q max为NH4+在沸石上的最大吸附量(mg/g);K L为Lang muir吸附常数(L/mg).Freundlich公式如下:ln Q e=1nln C e+ln K F(5)式中:n为与吸附亲和力相关的Fr eundlich常数;K F-为与吸附量相关的Freundlich常数(L/mg).NH+4在沸石上的吸附量Q e与溶液中NH4+的平衡浓度C e的关系如图5所示.Langm uir和Freundlich公式均能很好地描述沸石对氨氮的吸附作用,各参数见表3.图5沸石对氨氮的等温吸附Fig.5A mmonium sor ption on zeolite图6pH对沸石吸附氨氮的影响F ig.6Effect of pH on the ammo nium so rptio n o n zeolite表3沸石对氨氮的吸附行为用Langmuir和Freundlich公式拟合的参数值Table3Langm uir and Freundlich parameters f or NH+4adsorption on zeoliteL ang muir公式F reundlich公式Q ma x(mg/g)K L(L/mg)R21/n K F(L/mg)R28.1020.0410.9720.4660.7770.977金相灿等研究了陶粒、土壤、蛭石和沸石4种填料对氨氮的吸附效果,其中沸石的最大吸附量Q max为4.81mg/g[13];Yuqiu Wang等采用天然斜发沸石吸附去除垃圾渗滤液中氨氮的研究表明其最大吸附量Q max 为1.74mg/g[14].本试验所用沸石对氨氮的最大吸附量Q max为8.10m g/g,表明该沸石具有很好的氨氮吸附能力;1/n为0.47,表明该沸石对氨氮的吸附属于易吸附类型[15].2.4pH对沸石吸附氨氮的影响沸石对氨氮的吸附量随pH的变化如图6所示.当pH[8.0时,沸石对氨氮的吸附量变化不大,在3.4 ~4.1m g/g之间;当pH>8.0时,沸石对氨氮的吸附量随pH的升高显著降低,从3.39mg/g降至0.95 mg/g.沸石吸附氨氮的最佳pH范围为4.0~8.0,因此,该沸石可用于处理pH为中性的生活污水.2.5以沸石为填料的垂直流人工湿地的脱氮效果2009年1月至3月,垂直流人工湿地(VFCW)对污染物的去除效果与进水流量的关系如图7所示(P489). 488山西大学学报(自然科学版)34(3)2011随着进水流量的增加,VFCW 对COD 、BOD 5、NH +4-N 和T N 的去除效果基本不变,分别在55%~63%,62%~73%,91%~97%和91%~95%之间.这是由于VFCW 运行初期对氮的去除主要依靠沸石的吸附作用,其去除效果在一定流量范围内不受进水流量的影响.因此,不同于其他生物处理方法,VFCW 可以快速启动,无需一个逐步启动的过程.图7 进水流量对湿地污染物去除效果的影响F ig.7 Effect of inf luent flow on the po llutants remo val o f the VF CW2009年4月至10月,V FCW 对污染物的去除效果如图8所示.随运行时间的延长,有机物的去除率升高,氨氮和总氮的去除率逐渐降低.这是因为沸石上逐渐生长的异养微生物(如图2所示)可降解有机物,提高了VFCW 对有机物的去除效果.而对VFCW 中样品进行硝化细菌鉴定的实验结果全为阴性,表明此时的生物脱氮作用可以忽略不计,氮的去除仍然主要依靠沸石的吸附作用,随着沸石吸附氨氮逐渐饱和,VFCW 的脱氮效果逐渐降低.图8 V FCW 对污染物的去除随运行时间的变化F ig.8 Effect of operatio n t ime on the po llutants remo val o f the VF CW489 邹娟等:天然沸石对氨氮的吸附特性研究从2009年1月至10月,进水氨氮累计量(P ,kg)的计算式如下:P =E 10n=1P n (6)式中:P n 为每月进水氨氮总量(kg).VFCW 中沸石可吸附的最大氨氮量(P max ,kg )的计算式如下:P max =Q @V @Q max(7)式中:Q 为沸石容重(t /m 3);V 为VFCW 中沸石的体积(m 3).进水氨氮累计量与VFCW 中沸石可吸附的最大氨氮量的比例(r ,%)的计算式如下:r =P /P max(8) VFCW 对氨氮的去除率(R ,%)和r 之间的关系如图9所示.图9 R 与r 的关系Fig.9 Relatio nship of R and r由图9可知,当r [150%时,R 与r 呈线性关系,其关系式如下:R =-k @r +100(9)式中:k 为与进水负荷和VFCW 结构等相关的系数.本试验中,k 为0.46,相关系数R 2为0.95.根据此关系式,在已知VFCW 中沸石量和NH 4+在沸石上的最大吸附量的条件下,由进水量和氨氮浓度,可推算VFCW 在不同运行时段的脱氮效果;或在已知进水量、氨氮浓度和NH 4+在沸石上的最大吸附量的条件下,由不同运行时段需达到的脱氮效果,可反推VFCW 中需要填充的沸石的最低量.故在实际应用中,可指导VFCW 的设计和运行.3 结论天然沸石对氨氮的吸附行为符合Lang muir 和Freundlich 吸附等温式,NH +4在沸石上的最大吸附量为8.10mg /g.与颗粒内扩散模型相比,假二级反应模型能更好地描述沸石对氨氮的吸附全过程,二级反应速率常数k 2为0.015g/(m g #min).沸石吸附氨氮的最佳pH 为4.0~8.0,当pH >8时,NH +4在沸石上的吸附量随pH 的升高显著降低.采用沸石作为VFCW 的填料,可解决人工湿地前期脱氮效果差的问题,本试验中,VFCW 前3个月(平均水力负荷为134m m/d)的脱氮效果在90%以上.VFCW 对氨氮的去除率和进水氨氮累积量与VFCW 中沸石最大可吸附氨氮量的比例之间存在线性关系,本试验中确定其斜率k 为0.46.参考文献:[1] L iang H ,G ao M ,L iu J,et al .A N ov el Integr ated Step -Feed Bio film Pr ocess fo r the T reatment of Decentralized Do mest icWastew ater in Rur al A reas of China[J].J our nal of Env ir onmental Sciences ,2010,22(3):321-327.[2] Brix H ,A rias C A.T he U se o f Ver tical F lo w Constructed W et lands for on -Site T r eat ment of D omestic Wastewat er:N ew 490山西大学学报(自然科学版) 34(3) 2011Danish Guidelines[J].Ecol ogical Engineer ing ,2005,25(5):491-500.[3] 徐丽花,周琪.不同填料人工湿地处理系统的净化能力研究[J].上海环境科学,2002,21(10):603-605.[4] 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uptake on zeo lite.T he optimum adsorption capacity of ammo nium w as obtained at pH in the rang e of 4.0~8.0.And a vertical flow constructed w etland (VFCW)w as co nstr ucted w ith the zeolite.The results show ed that the am monium rem oval efficiency of VFCW (R,%)w as mo re than 90%in the first 3m onths of o peratio n,and decr eased gr adually in the subsequent 7months.When the rate of the cumulative amount of ammo nium in the influent to the max imum ammonium adso rption capacity of the zeo -lite filled in VFCW (r ,%)w as less than 150%,there w as a linear relationship betw een R and r ,w hich w ill be benefit fo r the desig n and operation o f VFCW in the actual application.Key words:w astew ater treatment;amm onium rem oval;zeo lite;adsorptio n;v ertical flow constructed w etland 491邹娟等:天然沸石对氨氮的吸附特性研究。
4a沸石分子筛对氨氮的吸附
4a沸石分子筛对氨氮的吸附
摘要：
一、沸石分子筛概述
二、氨氮污染及其处理方法
三、沸石分子筛对氨氮的吸附性能
四、沸石分子筛在氨氮废水处理中的应用
五、结论
正文：
一、沸石分子筛概述
沸石分子筛是一种具有多孔性、高表面积和规则孔道结构的晶态材料，其主要成分为硅酸盐。
由于其独特的结构特性，沸石分子筛在吸附、分离、催化等领域具有广泛的应用。
二、氨氮污染及其处理方法
氨氮是指废水中以氨和氮化合物形式存在的氮，其主要来源于农业施肥、工业废水和生活污水等。
高浓度的氨氮废水对水环境具有极大的危害，因此必须进行处理。
目前，氨氮废水处理方法主要有生物脱氮法、化学脱氮法和物理吸附法等。
三、沸石分子筛对氨氮的吸附性能
沸石分子筛具有较高的孔容、孔径均匀和良好的吸附性能，因此被广泛应用于氨氮废水处理中。
研究发现，沸石分子筛对氨氮的吸附能力与其孔径、孔容、表面电荷等有关，且在特定条件下，沸石分子筛对氨氮的吸附效果优于其
他吸附材料。
四、沸石分子筛在氨氮废水处理中的应用
在氨氮废水处理过程中，沸石分子筛可以作为吸附剂，有效去除废水中的氨氮。
同时，沸石分子筛具有再生能力强、循环利用率高等优点，有利于降低处理成本。
此外，沸石分子筛与生物脱氮法、化学脱氮法等方法相结合，可实现氨氮废水的深度处理，提高处理效果。
五、结论
沸石分子筛作为一种高效吸附剂，在氨氮废水处理领域具有广泛的应用前景。
沸石对溶液中氨氮的吸附实验研究
附量 。 采用 Ｌ ａ ｎ ｇ ｍｕ ｉ ｒ 公 式对 等 温 吸 附 实 验 数 据 进 行
２ ． １ 氨 氮等温 吸 附实验
溶 液 ，向 ｌ ０个 ２ ５ ０ ｍｌ 具 塞 三 角 瓶 中 ，分 别 加 入 对
应 的上述 浓 度 的 溶 液 １ ０ ０ ｍ ｌ ，再 向每 瓶 中加 入 １ ０ ｇ
数 学拟 合 ，拟合 曲线如 图 ２ 。
沸 石 ，塞好玻 璃塞 ，放 入恒 温振 荡箱 中 ，设 置 温度 ２ ５ ℃ ，转 速 １ ０ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ ，振 荡 。７ ２ ｈ后 取 出 ，抽 滤 后 测定 Ｎ Ｈ ４一Ｎ浓度 ，计 算 出沸石 的吸 附容量 。
膜 ，２ ｍ ｌ 注射 器 ，针 头 过 滤 器 ，７ ２ ２型 可 见 分 光 光 度计 ，氯 化 铵 ，沸 石 （ 直径 １ ５ ｍ ｍ） ，氢 氧 化 钠 ，
碘化 汞 ，碘化 钾 ，酒石 酸钾钠 ，蒸 馏水 。
２ 实验
所取溶液体积 ，ｍ ｌ ； 一填料用量 ，ｇ 。 ３ 实验 结果 与分 析
（ Ｃ 。 一Ｃ 。 ）
恒温 振 荡 箱 ，万 分 之 一 天 平 ，具 塞 三 角 瓶
（ １ ０ ０ ０ ｍ ｌ 、２ ５ ０ ｍ１ ） ， 容 量 瓶 （１ ０ ０ ｏ ｍｌ 、５ ０ ０ ｍｌ 、
２ ５ ０ ｍｌ 、１ ０ ０ ｍ １ ） ，具 塞 玻 璃 磨 口 比 色 管 （ ５ ０ ｍ１ ） ，
分别配制 Ｎ Ｈ ；一 Ｎ浓度为 １ ０ ０ ｍ ｇ ／ Ｌ 、 ２ ０ ０ ｍ ｇ ／ Ｌ 、
沸石对氨氮的吸附及解吸效果研究
第一作者 ：党鹏刚 （１９８５一），男 ，硕 士研究生 ，从事环保管理方面工作 。
第 ４４卷第 １５期
党鹏刚 ，等 ：沸石对氨氮 的吸附及解 吸效果研究
１Ｏ５
１．３ 分析 方 法 氨氮 ：纳 氏试剂 比色法。
２ 结果与讨论
２．１ 沸石 吸 附特性 研 究
石对氨氮 的吸 附量 可达 到 ０．３７ ｍｇ／ｇ。张 曦 等人 在沸石 吸 附 性能研究 中发现在 ５ ｇ／Ｌ的氨氮溶 液 中，沸石 的最大 吸附量可 以达到 １１．５ ｍｇ／ｇ。可见沸石竽 、的删 吸熏附＼蚓潜蓝能 是巨大的。
第 ４４卷第 １５期 ２０１６年 ８月
广 州 化 工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
ＶｏＩ．４４ Ｎｏ．１５ Ａｕｇ．２０１６
沸 石 对 氨 氮 的 吸 附 及 解 吸 效 果 研 究
党鹏刚 ，张 英
（１陕 西渭 河煤化 工 集 团有 限责任公 司 ，陕 西 西安限责 任公 司 ，陕西 西安 ７１４０００）
ｇｒａｖｅ１．Ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｚｅｏｌｉｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｔｏ １．５８ ｍｇＮＨ：－Ｎ／ｇ．
Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ， ａｎｄ ｕｎｄｅｒ ｆｏｒｃｅ ｏｒ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｄｅｓｏｒｐ ｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｔｏ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ７０％ ．
-毕业大论文
本科毕业论文利用沸石吸附水中氨氮的研究专业制药工程学生姓名陈勇班级 B制药071学号 0710309131指导教师赵玲玲专业系主任蔡照胜完成日期 2011年06月01日盐城工学院本科毕业论文（2010）利用沸石吸附水中氨氮的研究摘要：氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。
实验研究了人造沸石对低浓度氨氮的吸附行为,考察了沸石投加量、温度、吸附时间、氨氮浓度、溶液pH 值以及Ca2+、Mg2+竞争阳离子对人造沸石吸附低浓度氨氮的影响。
结果表明,在投加1.174 g/ 50mL 的人造沸石,pH 值为6 ,温度为25 ℃,吸附时间为40min的条件下,丝光沸石对高浓度氨氮的去除率可达80%以上。
Ca2+、Mg2+竞争阳离子在一定程度上抑制丝光沸石对氨氮的吸附。
关键词：沸石；水；氨氮；吸附；氨氮Use zeolite adsorption of ammonia nitrogen in waterAbstract: Ammonia nitrogen refers to the water to free ammonia (NH3) and ammonium (NH4+) exists in the form of nitrogen. Experimental study the zeolite low concentration of ammonia nitrogen adsorption behavior, inspected the zeolite dosing quantity, temperature, time, ammonia nitrogen adsorption, the solution pH value and Ca2+、Mg2+competition cationic for artificial zeolite adsorption effect of low concentration of ammonia nitrogen. The results showed that, in the dosing 1.174 g / 50mL man-made zeolite, pH value for 6, the temperature is 25℃, adsorption time for 40min conditions, to high concentrations of ammonia nitrogen silk zeolite had up to 80%. Ca2+、Mg2+competition in a certain extent inhibit cationic silk zeolite of ammonia nitrogen adsorption.Key words:Zeolite; Water; Ammonia nitrogen; Adsorption; Ammonia nitrogen盐城工学院本科毕业论文（2011）目录1文献综述....................................................................................... 错误！未定义书签。
天然沸石吸附氨氮和磷的研究
天然沸石吸附氨氮和磷的研究
天然沸石吸附氨氮和磷的研究
选用浙江缗云产颗粒状天然沸石为材料对氨氮和磷进行吸附动力学和吸附等温试验,考察初始浓度、振荡时间对吸附量、去除率的影响.试验结果表明:沸石对氨氮和磷吸附显示出"快速吸附,缓慢平衡"的`特点;吸附动力学过程符合准二级动力学模型;吸附等温线更符合Freundlich 方程;氨氮初始浓度小于7 mg/L、振荡时间在1h内和磷初始浓度小于30 mg/L、振荡时间在15 min内,吸附量、去除率随初始浓度、振荡时间增加而增加,当超过此阶段后,吸附量增加缓慢、去除率下降.
作者：胡细全胡志操王春秀金洁郭静林惠凤 Hu Xiquan Hu Zhicao Wang Chunxiu Jin Jie Guo Jing Lin Huifeng 作者单位：湖北大学资源环境学院,湖北,武汉,430062 刊名：环境科学与管理英文刊名： ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT 年，卷(期)：2009 34(4) 分类号：X703.1 关键词：天然沸石氨氮磷吸附动力学试验吸附等温试验。
沸石对氨氮的吸附行为研究
沸石对氨氮的吸附行为研究作者：符露来源：《丝路视野》2016年第20期【摘要】本文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1.0 g/L的氨氮溶液中的理论吸附值为8.69 mg·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。
【关键词】斜发沸石；氨氮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。
一、材料与方法（一）实验装置静态吸附采用摇床，动态吸附采用沸石柱装置，如图1所示。
实验装置主要由PVC管、蠕动泵、水箱三部分组成，其中PVC管高为100cm，（二）动态吸附实验室温下，在不同的滤速下将含氨氮废水通过沸石吸附柱，每隔20分钟取水样并用0.4μm 滤膜过滤后测定氨氮的浓度。
沸石分子筛吸附污水中氨氮的研究进展
沸石分子筛吸附污水中氨氮的研究进展沸石分子筛吸附污水中氨氮的研究进展随着工农业的发展，污水处理成为了一项重要的环保任务。
氨氮是污水中常见的一种污染物，具有毒性和刺激性，对水环境和生态系统造成严重危害。
因此，研究高效、经济的氨氮去除技术成为了当前环境保护领域的热点。
沸石分子筛作为一种常用的吸附剂，受到了广泛关注，并在氨氮吸附领域取得了显著的研究进展。
沸石是一种富含硅酸盐的多孔矿物，具有较高的比表面积和丰富的通道系统。
由于其独特的化学结构和物理性质，沸石分子筛具备了良好的吸附能力，可以有效地吸附污水中的氨氮。
沸石分子筛吸附氨氮的机制主要包括离子交换和物理吸附两种方式。
在离子交换中，沸石分子筛表面的阳离子与氨氮中的氨离子发生交换反应，将氨离子固定在其孔隙结构中。
物理吸附则是通过静电力、范德华力等相互作用力，将氨氮吸附到沸石分子筛表面。
这两种吸附方式形成了丰富的吸附位点，大大提高了沸石分子筛对氨氮的吸附能力。
研究者们通过调控沸石分子筛的孔径、表面性质和晶体结构等参数，进一步提高了其对氨氮的吸附效果。
其中，改变孔径是一种较为常见的方法。
研究发现，较小孔径的沸石分子筛具有较高的氨氮吸附能力。
这是因为小孔径可以增加分子筛表面积与体积的比值，提高了吸附位点的密度，从而增强了吸附效果。
此外，研究者还通过改变分子筛表面的官能团，引入诸如羟基、胺基等亲水官能团，增加了分子筛与水中氨氮之间的亲和力，提高了吸附效果。
除了调控分子筛本身的性质外，研究者还通过改变吸附条件，进一步优化了吸附效果。
例如，调节溶液的pH值、温度和初始氨氮浓度等。
实验证明，酸性条件下沸石分子筛的吸附效果较好，这是因为在酸性环境中，氨氮更容易解离为氨离子，便于其与分子筛表面的阳离子发生离子交换反应。
另外，适当提高温度可以增加活化能，促进吸附过程的进行；而增大初始氨氮浓度可以增加吸附位点的利用率，提高吸附效果。
近年来，沸石分子筛在氨氮去除领域得到了广泛应用。
改性沸石法去除微污染水中氮的研究
改性沸石法去除微污染水中氮的研究本课题以氨氮浓度大约为5mg/L的微污染水为研究对象，其COD浓度低于20mg/L，以开发适合我国国情的废水脱氮技术为目标，对沸石离子交换去除氨氮的处理工艺进行了探讨，并对其改性处理效果及再生效果进行了试验研究。
研究了沸石经NaCl、NH4NO3改性处理后对微污染饮用水中氨氮的吸附。
结果表明：改性沸石对氨氮有较好的吸附，吸附温度为常温，NaC1溶液、NH4N03溶液改性沸石的最佳浓度分别为0.6—1mol/L、1.5—2mol/L，氨氮的去除率达90％。
近年，随着社会经济发展和城市化进程，河流受生活污水和工业废水污染的情况日趋严重，其中特别以污水对河流产生的污染问题更为突出，使我国出现日益严重的水质性缺水现象，严重影响了人民的生产和生活，并制约了社会的可持续发展。
尤其以氨氮的富营养化污染为最严重。
微污染饮用水中，普遍都含有一定浓度的氨氮。
氨氮浓度过高，会抑制自然硝化，降低水体自净能力。
目前净水工艺广泛采用过滤介质活性炭法，但价格昂贵。
本文采用改性沸石去除水中的氨氮，工艺简单，易再生，处理成本低，去除率高。
沸石是一族具有连通孔道、呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物，特殊的晶体化学结构使沸石拥有离子交换、高效选择性吸附、催化、耐酸、耐辐射等优异性能和环境属性。
由于它的特殊结构，对氨具有优先选择交换性、良好的再生性和低的运行成本及各种温度下皆有效的特点，己被用于去除废水中高浓度氨。
利用它去除水中的氨氮，取得良好的效果，为微污染饮用水中氨氮的去除提供了一种高效、实用、经济的新方法。
近年来，国内外对沸石特别是斜发沸石和丝光沸石在微污染饮用水源处理中的应用作了大量研究工作，沸石在饮用水处理中有着很好的应用前景。
沸石去除氨氮的原理氨氮在水中以离子态NH4+和分子态NH3两种形式存在。
沸石去除氨氮的原理为：①两种形式的氨氮自溶液本体向沸石表面迁移，部分分子态的氨氮在颗粒外表面动态吸附平衡；②颗粒外表面流体界面膜内的传质；③颗粒内的扩散和分子态的氨氮在孔隙内的动态吸附平衡；④离子态的氨氮在孔隙表面上的动态离子交换过程平衡；⑤交换后的离子向溶液本体扩散。
沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮的研究
沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮的研究
蒋建国 陈 嫣 邓 舟 王 伟 赵 勤
提要 为了既有效地解决渗滤液中高浓度 N H3 - N 的问题又降低渗滤液处理的成本 ,探讨了沸 石吸附法去除垃圾渗滤液中 N H3 - N 的效果及可行性 。小试研究结果表明 :每克沸石具有吸附 1515 mgN H3 - N 的极限潜力 ,当沸石粒径为 30～16 目时 ,氨氮去除率达到了 7815 % ,且在吸附时间 、投 加量及沸石粒径相同的情况下 ,进水氨氮浓度越大 ,吸附速率越大 ,沸石作为吸附剂去除渗滤液中的 氨氮是可行的 。
图 ,其中 ,吸附试验的数据对于 Langmuir 公式符合 得很好 ,见图 3 。
由图 3 求 (
x/
m) 0
=
1 641706
= 01015
5
mg/ mg ,
b
=
641183 12 482
=
01005
L/
mg
( 641706
为图
3
曲线的斜
率 ,12 482 为图 3 曲线的截距) 。得到本试验中沸石
本次试验所用的渗滤液取自北京北神树垃圾填 埋场 。该填埋场运行近 5 年 ,垃圾渗滤液全部采取 喷灌式方法回灌 ,渗滤液回灌加快了垃圾降解速度 , 使渗滤液较快地转变为中性或弱碱性溶液 , 且其 BOD/ COD 的值和 COD 值均较低[13 ] 。所取水样的 水质情况见表 1 。 112 沸石吸附剂的特征
天然沸石吸附氨氮特性研究
天然斜发沸石对水中氨氮吸附影响因素研究摘要：本实验研究了天然沸石对氨氮的吸附影响因素及机理，结果表明，沸石投加量为2g，粒径由20目增加到100目时，其qe从0.341上升到0.512mg/g；沸石投加量1g，初始氨氮浓度10mg/L增大到100mg/L时，qe从0.112上升0.595mg/g；氨氮初始浓度为100mg/L,投加量为有1g增大到15g时，qe从0.595mg/g下降到0.268mg/g,；沸石吸附氨氮更适合用Langmuir吸附等温线和准二级反应动力学进行描述，其R2分别为0.997和0.998。
关键词：天然沸石；氨氮；吸附容量Study on Influencing Factors by Natural Stellerite AdsorptingAmmoniumDianbo-XuChina Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co.,Ltd. Abstract: This study investigated the influencing factors and mechanism of natural zeolite adsorptin ammonia nitrogen.The results show that: zeolite dosage 2g and particle size increased from 20 mesh to 100 mesh, qe increased from 0.341 to 0.512mg / g; zeolitedosage 1g, initial ammonia concentration of 10 mg / L increased to 100mg / L, qe roses from 0.112 to 0.595mg / g; ammonia initial concentration is100 mg / L and the dosage from 1g increased to 15g,qe decreased from 0.595mg / g to 0.268mg / g; the zeolite adsorbed ammonia is more suitable to describe Langmuir adsorption isotherm and pseudo-second reaction kinetics, R2is 0.997 and 0.998 respectively.Keywords:Natural Stellerite;Ammonium;Adsorption capacity引言：近年来，随着城市化进程的加快，化工厂废水的过度排放，使得水体中的氮元素含量过多，导致水体富营养化现象日益严重，已经成为当今世界面临的全球性的重大环境问题[1]。
天然沸石对水中氨氮吸附特性的研究
农业资源与环境学报2015年6月·第32卷·第3期：250-256June 2015·Vol.32·No.3：250-256Journal of Agricultural Resources and Environment随着城市人口的日益膨胀和工农业的迅速发展，氨氮污染的来源越来越广泛，排放量也越来越大，氨氮的污染日益严重。
氨氮排入水体，容易引起水中藻类及其他微生物大置繁殖，形成富营养化污染，这不但会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，严重时甚至会影响饮水安全[1-3]。
因此，去除水体中的氨氮对于防治水体富营养化和保障水产养殖生产至关重要。
天然沸石是含水多孔铝硅酸盐的总称，其结晶构造主要由（SiO ）四面体组成，其中部分Si 4+为Al 3+取代，导致负电荷过剩，因此，结构中有碱金属（碱土金属）等平衡电荷的离子。
同时沸石构架中有一定孔径的空腔和孔道，决定了其具有吸附、离子交换等性质，因此其对氨氮具有很强的选择性吸附能力，因而可被应用于氨氮废水的处理[4-7]。
对沸石处理氨氮废水进行了许多研究，但是吸附动力学和等温吸附的研究结果不尽相同，尤其是对沸石饱和吸附量的研究鲜见报道[8-11]，因此有必要做进一步研究。
本实验探讨了氨氮天然沸石对水中氨氮吸附特性的研究许育新，喻曼，陈喜靖，安文浩，王云龙，肖华，沈阿林（浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所，浙江杭州310021）摘要：以浙江缙云天然沸石为原料，分别用摇床和吸附柱实验研究了天然沸石对氨氮的静态和动态吸附特性。
结果显示，在10、25、40℃温度下沸石吸附氨氮有显著差异（P <0.05）。
在25℃、氨氮初始浓度为50mg ·L -1的条件下，1~2mm 沸石对氨氮的360min 吸附容量为4.05±0.02mg ·g -1。
沸石对氨氮的吸附过程遵循二级吸附动力学方程，沸石对氨氮的等温吸附可用Langmuir 和Fre -undlich 等温吸附方程拟合，相关性分析结果表明Langmuir 方程达到极显著相关（P <0.01），可以更好地描述沸石吸附氨氮的热力学过程。
天然斜发沸石对水中氨氮吸附影响因素研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｍ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ｉ ｔ ｅ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｂ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｍｍｏ ｎ ｉ ａ ａ ｎ ｄ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ． ｈ ｅ Ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ：ｚ ｅ ｏ ｌ ｉ ｔ ｅ ｄ ｏ ｓ ａ ｇ ｅ ２ ｇ ｎｄ ａ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ２ ０ ｍｅ ｓ ｈ ｔ ｏ １ ０ ０ ｍｅ ｓ ｈ ，ｑ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ０ ． ３ ４ １ ｔ ｏ ０ ． ５ １ ２ ｍｇ ／ ｇ ；ｚ ｅ ｏ ｌ ｉ ｔ ｅ ｄ ｏ ｓ ａ ｇ ｅ ｌ ｇ ，ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ａ ｍｍｏ ｎ ｉ ａ ａ ｎ ｄ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｌ Ｏ ｍｇ ／ Ｌ ｏ ｔ １ ０ ０ ｍｇ ／ Ｌ ， ｑ ｅ ｏｓ ｒ ｅ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ０ ． １ １ ２ ｔ ｏ Ｏ ． ５ ９ ５ ｍｇ ／ ｇ ； ａ ｍｍｏ ｎ ｉ ａ ａ ｎ ｄ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｌ Ｏ Ｏ ｍｇ ／ Ｌ ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｓ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｌ ｇ ｔ ｏ １ ５ ｇ ． ｑ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ０ ． ５ ９ ５ ｍｇ ／ ｇ ｔ ｏ Ｏ ． ２ ６ ８ ｍｇ ／ ｇ ； ｔ ｈ ｅ ｚ ｅ ｏ ｌ ｉ ｔ ｅ
沸石吸附氨氮技术研究进展
沸石吸附氨氮技术研究进展摘要：介绍了沸石脱除氨氮的原理和再生机制，综述了国内外应用沸石在改良常规污水处理工艺、作为氨氮污水处理系统的介质与最终出水的氨氮控制环节等方面的研究进展。
炼油催化剂生产过程中产生的污水氨氮浓度高,先后试验了多种处理方法,但水中的氨氮很难达标。
研究经济合理的工艺去除催化剂生产污水中的氨氮是紧迫而实际的。
沸石吸附可作为组合工艺予以试验。
关键词：沸石污水处理氨氯氨氮对人体和水体具有一定的危害,水质指标中氨氮是引起水体富营养化和环境污染的一种重要污染物。
去除污水中氨氮的方法有生物硝化法、气体吹脱法和离子交换法”等．生物法无污染，耗能低，但其转换作用缓慢，去除难于彻底；气体吹脱法工艺简单，投资少，但易造成二次污染；而离子交换法却没有以上不足，且反应过程稳定、易控，吸附剂可再生利用，处理成本较低，特别是使用沸石作为吸附剂时．沸石具有稳定的硅氧四面体结构、大小均一的宽阔空间和连通孔道，能够吸附大量的氨氮，因此被认为是最有应用前景的去除氨氮吸附剂．。
鉴于沸石有着良好的吸附与离子交换性能,而我国是世界上少数几个富产沸石的国家之一,美、日等发达国家已将沸石应用在污水处理、特效干燥剂、土壤饲料改良剂等方面,而我们大部分停留在出卖原矿为主甚至干脆闲置不用。
因此加强对沸石的开发和利用研究非常必要。
沸石脱氨氮技术是近年来引起人们重视的一种生物物化相结合实现污水脱氨氮的新技术，这一技术就是把沸石对铵根离子的选择性吸附能力和生物硝化反硝化结合起来,加强生物脱氨氮系统的性能和效率一、沸石对污水中氨氮的去除机理沸石是具有四面体骨架结构的多孔性含水硅铝酸盐晶体,有良好的吸附及离子交换性能;同时沸石比表面积大,对微生物无毒害,易于附着微生物作为生物载体。
生物沸石脱氨氮工艺中,一方面沸石用于生物载体富集硝化菌;另一方面沸石通过离子交换作用吸附水中的铵,还有很重要的一方面就是沸石表面生物膜中的硝化菌将吸附在沸石上的氨氮转化为硝酸盐,形成了一个自我吸收、自我消化的循环过程。
改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究
改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究【摘要】本文基于改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究，通过分析改性沸石的结构和性质、氨氮在水体中的特性，探讨了改性沸石在氨氮吸附和脱附中的应用，以及在河道治理中的工程应用。
研究发现，改性沸石具有优异的吸附和脱附性能，可以有效降低水体中的氨氮浓度，提高水质。
结论指出，改性沸石在河道治理中的应用具有良好的效果，未来可以进一步深入研究该工艺的优化和推广应用。
本研究为解决河道氨氮污染问题提供了新的思路和方法，具有重要的理论和实际意义。
【关键词】改性沸石、氨氮、河道治理、吸附-脱附工艺、研究、水体、结构与性质、工程应用、成果、未来研究、展望。
1. 引言1.1 研究背景近年来，随着城市化进程的加快和农业生产的发展，我国许多河道水体受到了严重的氨氮污染。
氨氮是一种常见的水体污染物，其主要来源包括城市污水、农田排放和工业废水等。
高浓度的氨氮不仅会导致水体腐蚀，还会对水生生物造成严重的危害。
如何有效地去除水体中的氨氮成为了当前河道治理工作中亟待解决的问题。
传统的氨氮去除方法如生物法、化学法等存在着许多缺陷，包括处理效率低、操作成本高和产生二次污染等。
而改性沸石因其具有大比表面积、丰富的表面羟基和良好的吸附性能等优点，成为了研究氨氮去除的热门材料之一。
通过对改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究，可以为提高氨氮去除效率、降低治理成本和保护水环境提供理论依据和实践指导。
开展改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究具有重要的意义和价值。
1.2 研究目的研究目的是通过对改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究，探讨其在改善水体环境质量和保护生态系统方面的应用潜力。
具体目的包括：1. 研究改性沸石对氨氮的吸附和脱附性能，在提高氨氮去除效率的基础上，探索其在水体处理中的实际应用价值；2. 通过实验和分析，比较不同条件下改性沸石对氨氮的吸附-脱附效果，为工程应用提供科学依据；3. 探讨改性沸石在河道治理中的可持续性和环境友好性，为未来水体污染治理提供可靠技术支持。
天然沸石处理氨氮废水的吸附性能及再生研究
关 键 词 天 然 沸 石 氨 氮 吸 附 解 吸 再 生
中图分类号 ： ７ ３ １ × ０．
定水样 的吸光度 ． 由标 准 曲 线 计 算 出 溶 液 中氨 氮 的 浓 度 ［ 。 ¨］
有 很 大 的 危 害 ． 别 是 在 给 水 系 统 中 ． 高 的 氨 氮 浓 度 会 使 特 过
消 毒 剂 的 耗 量 增 大 ． 水 源 中 氨 氮 浓 度 过 高 ． 导 致 自来 水 如 将
垃圾 填 埋 等 工 业 废 水 。
目前 在 我 国 ． 氮 废 水 处 理 还 是 一 个 难 题 ． 此 对 其 治 氨 因 理 技 术 的 研 究 具 有 重 大 的 实 际 意 义 氨 氮 对 自然 环 境 和 人 体
废 水 若 干 分 ． 别 放 入 一 系 列 ２ Ｏ Ｌ 的锥 形 瓶 中 ． 封 ， 分 ５ｒ ａ 密 不 同 的 试 验 条 件 下 。 振 荡 器 上 振 荡 ． 荡 一 定 时 间 后 使 用 离 在 振 心 机 对 溶 液 进 行 离 心 取 上 清 液 ． 纳 氏 试 剂 分 光 光 度 法 测 用
衡实 验 ． 计算 沸石对 氨氮 的去 除率及其 吸 附量 ． 与前 一次 并
或 前 几 次 的 吸 附 效 果 进 行 比较 ． 而 求 出 沸 石 再 生 所 需 的 最 从 佳 温 度 、 间 以及 再 生 的 次 数 时
２ 结 果 与 分 析
２ １ 吸 附 平 衡 试 验 ．
（ ） 石 粒 度 对 吸 附效 果 的 影 响 。 在 室 温 和 自然 ｐ 条 １沸 Ｈ
沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究
沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究随着水环境污染的日益严重，水质的改善已成为迫切的社会问题。
氨氮是最常见的非颗粒态污染物之一，它会伤害人类健康，破坏水体生态系统，从而影响生产和生活环境。
因此，去除水中氨氮变得十分重要。
很多研究表明，沸石是一种有效的去除水中氨氮的方法。
沸石具有优良的吸附性能，能够吸附氨氮，从而改善水质。
然而，沸石本身具有较弱的强度和耐久性，这限制了它的使用。
为了使沸石更适应水质改善的应用，一种改性技术被提出和研究，即将沸石的外表覆盖一层改性剂，以改善沸石的强度和耐久性。
近年来，沸石改性技术受到关注，被用于改善水质，特别是去除水中氨氮。
然而，沸石改性及其去除水中氨氮的研究尚未完全了解和完善。
因此，本研究旨在通过实验研究，深入探讨沸石改性技术对去除水中氨氮的作用及其原理。
首先，将沸石与多种改性剂结合，进行改性处理，以改善沸石的强度和耐久性。
其次，通过采样、样品处理、氨氮定量测定等方法，对改性沸石的吸附性能进行测试，探究其沸石改性对去除水中氨氮的作用。
结果表明，改性沸石具有良好的吸附性能，能够显著降低氨氮含量，从而改善水质。
此外，通过X射线衍射、扫描电子显微镜等方法研究了改性沸石的结构及其去除氨氮的机理。
结果表明，与未改性的沸石相比，改性沸石的表面更加粗糙疏松，比表面积更大，具有更好的吸附性能。
改性沸石的孔径表面能改变氨氮的构型，增加氨氮分子的活性位，从而有效去除水中氨氮。
综上所述，本研究表明沸石改性技术是一种有效去除水中氨氮的方法。
改性沸石具有优良的强度和耐久性，同时拥有良好的吸附性能。
此外，本研究还探讨了改性沸石去除氨氮的机理，为进一步研究和开发改性沸石技术提供了重要参考。
改性沸石对氨氮的吸附性实验
改性沸石对氨氮的吸附性实验摘要随着我国社会经济的迅速发展，水源氨氮污染日益严重。
微污染水中氨氮是微污染水处理的主要去除对象。
本课题研究了几种不同的沸石改性工艺，先微波改性再用饱和NaCl活化沸石，对氨氮吸附的其去除率为96%左右，而天然沸石对氨氮的去除率只有70%左右，去除效果明显提高。
同时研究了微污染水中含K+，Mg2+，Na+等干扰离子对改性沸石对氨氮的吸附能力的影响，给微污染水中氨氮的去除提供了高效、经济的处理方法。
关键词改性沸石；氯化钠改性；氨氮废水本文所用的改性沸石均是在各改性工艺最佳改性条件下改性的沸石。
1 不同改性工艺的改性沸石对氨氮的吸附随时间的变化研究本实验研究了以下几种改性工艺的改性沸石对氨氮的吸附随时间的变化规律：天然沸石，单独微波改性沸石，单独氯化钠改性沸石，先微波后氯化钠改性沸石。
称取一定量的天然沸石和各改性沸石，进行沸石对氨氮的吸附实验，在时间为15 min，30 min，60 min，90 min，120 min，150 min时取样测其吸光度。
绘制曲线如图1所示。
其中：B代表天然沸石；C代表微波中火辐射10 min改性沸石；D代表微波结合NaCl改性沸石；E代表NaCl改性沸石。
由图可知，先利用微波改性再用饱和NaCl活化的方法效果最好，最大可达93.14%；去除速率为70 min可达80%左右，远高于天然沸石。
主要原因是天然沸石经微波改性后可除去表面以及孔道内的有机杂质同时可一定程度扩充孔道，提高单位重量沸石的交换能力，再用饱和NaCl活化可改善离子交换性能提高离子交换速率。
图1 不同改性工艺的改性沸石对氨氮的吸附随时间的变化2 原水中氨氮浓度不同对改性沸石吸附氨氮效果的影响实验配制不同浓度的氨氮废水：1 mg/L，3 mg/L，5 mg/L，7 mg/L，10 mg/L。
然后取1.0 g先微波后NaCl改性的沸石，和100 mL上述不同浓度的氨氮废水，分析此条件下改性沸石对氨氮的吸附能力。
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沸石对氨氮的吸附行为研究
本文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1.0 g/L的氨氮溶液中的理论吸附值为8.69 mg·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。
标签：斜发沸石；氨氮
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。
一、材料与方法
（一）实验装置
静态吸附采用摇床，动态吸附采用沸石柱装置，如图1所示。
实验装置主要由PVC管、蠕动泵、水箱三部分组成，其中PVC管高为100cm，
（二）动态吸附实验
室温下，在不同的滤速下将含氨氮废水通过沸石吸附柱，每隔20分钟取水样并用0.4μm滤膜过滤后测定氨氮的浓度。
二、结果与讨论
（一）静态吸附实验
沸石吸附氨氮量随时间的变化曲线如图所示。
由图可知，沸石吸附氨氮具有快速吸附、缓慢平衡的特点，30min时沸石对氨氮吸附量达到8.1 mg·g-1，随着时间的延长，沸石对氨氮去除率变化缓慢，60min时沸石吸附基本达到平衡。
采用准一级吸附动力学方程和准二级吸附动力学方程对沸石吸附氨氮行为进行拟合，结果表明准二级方程能够更好的描述沸石吸附氨氮的过程，结果如表1所示。
沸石在1000mg/L的氨氮溶液中的理论吸附值为8.69mg·g-1，与实际测量的数值较为接近。
（二）最佳水力停留时间的确定
本实验中取出水浓度Ct与进水浓度C0之比Ct/C0=0.10时，作为穿透点；Ct/C0=0.90时，作为吸附终点，认为吸附已达到平衡，吸附剂几乎完全失去吸附能力。
沸石对40mg/L氨氮废液的吸附穿透曲线可知，沸石的穿透时间分别为80min、60min、40min。
随着流速增大，溶液在滤层中停留的时间减少，溶液与填料之间没有足够的时间进行充分的离子交换，床层穿透和饱和速度加快，而在低流速条件下，溶液在沸石床内水力停留时间增大，沸石与铵根离子有充足的时间接触，从而增加了沸石的离子交换量。
结合前面沸石的静态吸附实验，确定沸石的最佳水力停留时间为40min。
（三）氨氮浓度及沸石投加量对吸附效果的影响
沸石的平衡吸附容量随着氨氮初始浓度的变化和沸石投加量对氨氮吸附效果的影响可知，沸石对氨氮的去除率随着初始浓度的升高而降低，沸石的平衡吸附容量随着初始浓度的升高而升高，并且升高速度逐渐趋缓。
在实际的给排水处理工程中，由于进水的浓度范围波动较大，因此在日常运用中可以通过串并联不同吸附床，以达到最佳的氨氮去除效果。
随着天然沸石投加量的增加，氨氮的去除率逐渐增大，当投加量为10g，氨氮去除率为86.3%，此后再增大沸石的投加
量，去除率增大的幅度较小。
而平衡吸附量随着沸石投加量的增加急剧下降，吸附剂利用率下降，因此，在实际应用中，需要根据废水中氨氮浓度以及处理要求，选择合适的沸石投加量，以节约成本。
（四）pH值对沸石吸附效果的影响
pH值对沸石吸附氨氮效果的影响结果可知，沸石吸附氨氮最合适的pH值为4～8，而最佳值为pH=6。
主要因为NH4+在水中存在离解平衡式：NH4+óNH3+H+。
由式中可以看出：氢离子浓度增加，即pH值减小，平衡向左移动，这时NH4+浓度增加，所以沸石能够吸附较多的NH4+，其平衡浓度降低；但是pH值太小，H+会与NH4+竞争，造成沸石吸附氨氮的性能下降。
pH值较大会使NH4+转变为NH3，沸石吸附氨氮量也会减少。
（五）沸石吸附氨氮前后形态及结构变化探究
使用扫描电镜观察沸石表面，可知沸石表面疏松且呈片状成层结构，并且表面布满孔径为0.1μm～1μm的孔隙，这些孔隙的存在，提高了沸石的比表面积与比表面能，使其能够容纳吸附水中较小的颗粒，以达到较好的吸附效果。
由图亦可知吸附氨氮前后，两份样品在5万倍下的SEM扫描电镜照片特征并无较大区别，说明吸附过程中沸石表面性状并无发生改变。
而XRD图谱具有很高的重叠性，则表明吸附前后沸石的结构和化学组分也未发生大的改变。
通过软件Jade6.5进行物相分析，可知实验用沸石的主要物相为大量斜发沸石与部分钠红沸石。
三、结论
准二级吸附动力学方程能很好地拟合沸石吸附氨氮的过程，沸石在1000mg/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=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、孔径则显著降低，可见氨氮离子进入沸石孔道中，占据了孔道一部分的空间。
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