沸石优化改性与去除氨氮效果

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天然沸石的改性及其去除制革废水中铵的研究

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ＤＩＮＧａ－ａＳｈｏｌｎ，ＬＩＬｉｇ，ＬⅡ Ｘｉｏ－ｉＩｌａｌ，ＺｌＮＧ Ⅲ Ｃｈａ－ｅｎｇｌ
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沸石改性及其去除城市污水中氨氮研究

ＳＨＵＩＣｈｎｙｕ．ｕ・
（．ＤｐｒｅｔｆＷｔｎｉｎｎ，ＣｉｓｔｅａｅＲｓｕｃ１ｅａｔｎａｒｖｏｍｔｈｎＩｔｕＷｔｅｒｓｍｏｅＥｒｅａｎｉｔｏｆｒｏｅ
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成及物化指标见表１。
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度、液中氨氮的浓度、石与污水作用时间、水的ｐ溶沸污Ｈ值等。

沸石去除水中氨氮的作用机理

沸石去除水中氨氮的作用机理沸石是由碱金属或碱土金属组成的含水网状铝硅酸盐物质，具有架状结构在其晶体内部分子像搭架子似地连在一起，中间形成很多空腔，通常情况下该空腔为水分子及金属阳离子所占据其化学通式为：MxDy[AL（X+2y）si(x+2y)O2]·mH2O，分子中的阳离子（SI,AL）和O一起构成四面体格架，称为结构阴离子。

在这种结构阴离子中，中心是Si(或AL)原子，每个Si(或AL)原子的周围有4个O原子，各个sI/O四面体通过处于四面体顶点的O原子互相连接起来，形成许多宽阔的孔穴和空道，使得沸石具有很大的比表面(通常为400-800㎡/g)。

通常情况下沸石空腔中的水分子、金属阳离子与沸石骨架离子的联系是松弛而微弱的。

这些水分子及阳离子可以自由地移动和出入孔道而不影响其骨架构造沸石这种格架结构决定了它具有较高的交换吸附性能。

沸石具有较大的比表面积孔穴和孔道结构的存在使得沸石可以吸附大量的分子或离子。

2沸石对氨氮去除机理沸石对氨氮的去除以物理吸附作用与离子交换作用为主，其,吸附作用具有“快速吸附缓慢平衡”的特点。

2.1吸附作用在沸石的组成结构中，sio4和alo4以共角顶的形式联成硅铝氧格架四在格架中形成了许多宽阔的孔穴和孔道(占晶体总体积的50%以上)，使得天然沸石具有比表面积大（通常在440-1030㎡/g）,天然沸石往往孔径均匀因而可以产生“超孔效应”，在沸石表面所具有的强大色散力作用下，沸石孔穴中分布的阳离子和部分架氧所具有的负电荷相互平衡，使得沸石又具有较强的色散力和静电力作用加之沸石所特有的分子结构而形成的较大静电引力使沸石具有相当大的引力场，由以上四种因素的综合作用使得沸石具有很强的吸附性与其他吸附剂相比，沸石具有吸附量大、高选择性和高效吸附等特点。

2.2离子交换作用离子交换是指沸石晶体内部阳离子与废水中NH4+进行交换的化学过程：在硅铝氧四面体基本单元中部分氧原子的价键未得到中和，使整个四面体基本单元带有部分的负电荷，为达到电性中和，该四面体基本单元中缺少的正电荷会由附近带正电的碱土金属离子阳离子（如K+、Na+、Ca2+、Mg2+）来补偿；废水中的Nh4+直径小于沸石的孔穴通道直径，通过沸石的吸附作用容易进入孔穴到达沸石表面，并与沸石晶格中碱土金属离子阳离子发生交换并将其置换下来，而且离子交换后的沸石并不发生结构变化，这使沸石具有离子交换特性。

沸石改性及对水中氨氮的吸附性能研究

沸石改性及对水中氨氮的吸附性能研究作者：杨岳吴涛涛王闰民陈珊媛来源：《环境与发展》2020年第09期摘要：为有效处理含氨氮废水，选用沸石分子筛为载体，以氢氧化钠为改性试剂，以氨氮吸附率作为活性评价指标，通过正交实验设计确定了NaOH碱改性沸石分子筛吸附剂的最佳改性条件。

实验结果表明：当NaOH浓度为1.5 mol·L-1，加热温度为80 ℃，浸渍时间为6 h，并于600 W微波功率下作用2 min所制得的NaOH碱改性沸石分子筛吸附剂具有最高的吸附性能，工作120 min后对氨氮的吸附效率已达到83.54%。

并考察了氨氮初始浓度及水温对改性沸石的氨氮吸附性能的影响，实验表明氨氮吸附效率随氨氮初始浓度及水温的增大而增大，而当氨氮浓度低至10 mg/L时，改性沸石作用120 min后对氨氮的吸附效率亦在60%以上，当水温为37℃时，改性沸石作用60 min，氨氮吸附率已高至85.57%。

关键词：沸石分子筛;氢氧化钠改性;氨氮;吸附;正交实验中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）09-0-03DOI：10.16647/15-1369/X.2020.09.067Research on adsorption of ammonia nitrogen in water with modified zeoliteYang Yue，Wu Taotao，Wang Runmin，Chen Shanyuan（Yangjiang Polytechnic，Yangjiang Guangdong 529500，China）Abstract：In order to effectively deal with wastewater containing ammonia nitrogen， the zeolites modified by sodium hydroxide were used. The optimum modification conditions of zeolites were determined by orthogonal experimental design. Meanwhile， the adsorption properties of zeolites modified by sodium hydroxide were studied. The results show that the adsorbent of zeolites modified by sodium hydroxide has high adsorption activities， when the concentration of sodium hydroxide is 1.5 mol·L-1， the heating temperature is 80 ℃， the dipping time is 6 h， and the adsorbent is activated by microwave at 600 W for 2 min. After reaction for 120 min， the adsorption efficiency of ammonia nitrogen has reached 83.54%. In addition， the effects of and water temperature on the adsorption of modified zeolite were investigated. The the initial concentration of ammonia nitrogen results demonstrated that the adsorption efficiency of ammonia nitrogen increased with the increase of the initial concentration of ammonia nitrogen and water temperature. When the concentration of ammonia nitrogen was as low as 10 mg·L-1， the adsorption efficiency of ammonia was more than 60% after 120 min. And when the water temperature was 37 ℃， the ammonia adsorption has been as high as 85.57% by the action of modified zeolite for 60 min.Key words：Zeolite;Sodium hydroxide modification;Ammonia nitrogen;Adsorption;Orthogonal experimental氨氮是指水中以游離氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮，是造成湖库等淡水水体及海湾富营养化污染的主要营养素，表现为某些水生植物（如绿萍等）及藻类（如蓝藻、红藻等）的大量繁殖，导致鱼类等水生生物因溶解氧的过度消耗而死亡[1]。

改性沸石去除水中氨氮的研究

ｚｅｏｌｉｔｅｏｎＮＨ４＋ｉｎｓｏｌｕｔｉｏｎｒｅａｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｒｏｕｇｈｉｓｏｈｅｔｒｍａｌａｄｓｏｐｔｒｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
关键词：改性沸石；氨氮去除；吸附
中图分类号：Ｘ７０３．１文献标志码：Ａ文章编号：１００６— ４７２９（２０１３）４— ００３８３— ０４
ＳｔｕｄｙｏｎＡｍｍｏｎｉａＲｅｍｏｖａｌｆｒｏｍＷａｔｅｒｂｙＭｏｄｉｉｅｆｄＺｅｏｌｉｔｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：
Ｎａｔｕｒａ１ｚｅｏｌｉｔｅｉＳｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙＮａＣ１ｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＮａＣｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎ
ｉｓｏｔｈｅｒｉｎ．ＴｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｍｍｏｎｉｕｍａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅＮａＣ１ｍｏｄｉｆｉｅｄｚｅｏｌｉｔｅａｃｃｏｒｄＳｗｉｔｈｓｅｃｏｎｄ
Ａｕｇ．２０１３
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６— ４７２９．２０１３．０４．０１７

改性沸石处理含氨氮废水

改性沸石处理含氨氮废水NH3-N是高耗氧性物质，每毫克NH3-N氧化成硝酸盐要消耗4157mg的溶解氧，较高的氨氮浓度会直接导致水质的黑臭。

作为一种无机营养物质，NH3-N还是引起海洋、湖泊、河流及其它水体富营养化的重要原因，对鱼类及某些水生生物有毒害。

桂林某旅游景区的污水处理系统原设计水量为180m3/d，投入使用后，由于实际服务人口增加，导致水量增加。

该污水处理工艺未设污泥处理系统，长期以来，沉淀池的污泥通过排入化粪池达到减量目的。

以上原因导致该工艺在运行三年后出水氨氮严重超标，污染周围水体，急需脱除水中的氨氮。

对于氨氮废水的处理，用常规的生物化学方法去除氨氮效率低、周期长、成本高；用活性炭吸附、磷酸铵镁沉淀等物理化学方法也因其工艺本身的缺陷、成本高等原因而无法广泛应用。

因此，寻求高效、切实可行的去除氨氮的方法十分必要。

近年来，国内外开展了用沸石去除水中氨氮的研究。

沸石是一种廉价的无机非金属矿物，利用它去除水中的氨氮具有效率高、工艺简单、易再生、处理成本低等特点。

沸石在水处理中的应用已得到广泛关注。

一、实验部分1、材料沸石：采用α改性沸石，其红外光谱见图1。

根据其粒径大小分为粗(016～110mm)、中(0125～016mm)、细(0118～0125mm)3种。

其化学成分及其含量(wB)为SiO267199%，TiO20123%，Al2O313125%，Fe2O30167%，MnO0116%，CaO2192%，MgO0189%，K2O1127%，Na2O2165%，P2O501013%。

含氨氮废水：取自某旅游景区的高浓度氨氮废水，其水质为ρ(CODCr)=200～250mg/L，ρ(NH32N)=140～150mg/L，pH=615～715。

2、试剂与仪器主要试剂：碘化钾、氯化汞、四水合酒石酸钾钠、氯化钠、氯化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸等，均为市售分析纯级化学品。

3、实验方法氨氮的分析方法采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)测定。

沸石垃圾处理技术来啦！氨氮去除率可达92%！远超国标！

沸石垃圾处理技术来啦！氨氮去除率可达92%！远超国标！随着我国城镇化步伐的推进，城市生活垃圾的组成越来越复杂，产量也在不断上升。

垃圾填埋作为城市垃圾的主要处置技术，目前应用十分普遍。

当前，我国90%以上的城市垃圾均使用填埋技术进行处理，如果填埋场的防护措施不当，产生的渗滤液极易造成当地土壤和地下水的污染，因此选择良好的衬里材料至关重要。

沸石凭借自身独特的孔穴结构与功能性，将其应用于垃圾填埋中，可以有效吸附恶臭气味，同时增强垃圾渗滤液中氨氮的去除效果，目前已逐步成功应用于国内外部分垃圾填埋场中。

1.垃圾渗滤液的危害城市生活垃圾的处理已经成为当今我国城市发展面临的一个棘手问题。

不同的处理方式对环境的影响差异很大。

有研究表明，运用GC-MS联用技术对垃圾渗滤液中有机污染物成分进行分析，共检测出垃圾渗滤液中主要有机污染物63种，可信度在60%以上的有34种。

其中，烷烯烃6种，羧酸类19种，酯类5种，醇、酚类10种，醛、酮类10种，酰胺类7种，芳烃类1种，其他5种。

其中已被确认为致癌物1种，促癌物、辅致癌物4种，致突变物1种，被列入我国环境优先污染物“黑名单”的有6种。

由于垃圾渗滤液成分极其复杂，水质变化范围大，有机负荷高，且含有大量具有难生物降解性、生物累积性和三致效应的有毒有机污染物，其处理难度巨大。

垃圾渗滤液作为一种高强度废水，己经被全球各国视为地表水及地下水的潜在污染源，如果得不到妥善处理，会穿透地表土及地下土层，对地下水体造成严重污染，同时散发出大量的臭气，严重影响环境质量。

另外，垃圾渗滤液一旦排入水体中，对自然环境、人体等有极大的危害，特别是流动缓慢的湖泊，容易引起氨氮水体中的藻类和微生物的大量繁殖，导致水体的富营养化。

2.沸石处理垃圾渗滤液效果更佳沸石作为一种天然的强吸附材料，能够有效去除垃圾渗滤液中的氨氮。

中国农业大学资源与环境学院研究人员杜龙龙在文献中表示，通过对厨余垃圾中添加沸石，能够证明其可以对厨余垃圾堆肥过程中消减臭气有着巨大影响作用，其中沸石能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质；梁美生等通过对沸石改性来吸附硫化氢，也取得了良好的效果。

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。

沸石去除氨氮试验方案

沸石去除氨氮试验方案一、沸石改性预处理首先对沸石进行清洗，用清水对沸石进行10次淘洗，待沉淀后，倒去上部浑水，洗去沸石中混有的杂质，然后用纯水对沸石进行二次清洗，再将清洗后的沸石在烘箱105℃下干燥5小时，期间要将沸石拿出搅拌数次，防止结块。

二、改性沸石的制备1. 无机酸改性沸石的酸改性试验，选用盐酸作为改性剂，改性对象为经过与处理的沸石。

通过此改性试验得到H型沸石。

配置一定量的盐酸（1mol/L）,称取一定量的经过预处理的沸石。

将沸石在盐酸中浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得HCl改性沸石即H型沸石。

2. 无机碱改性为了得到P型沸石，对经过预处理的沸石进行碱改性试验，选用改性剂是氢氧化钠。

称取一定量的经过预处理的沸石，放入配置好的1 mol/L 的NaOH溶液中浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得碱改性沸石即P型沸石。

3. 无机盐改性沸石的无机盐改性试验，选用的改性剂是氯化钠，改性对象是经过预处理的沸石。

称取一定量的经过预处理的沸石和HCl改性沸石，分别加入1 mol/L的NaCl溶液，浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得氯化钠改性沸石即Na型沸石。

三、改性沸石去除氨氮的效果研究1. 定性分析试验设计用NH4Cl和纯水配置浓度为10mg/L的氨氮水样。

分别称取三种改性沸石10g，投入1L配置好的10mg/L的NH4Cl溶液中进行烧杯试验，设计搅拌速度为200r/min，搅拌时间为30分钟，分析氨氮的去除率，对比三种改性沸石对氨氮的去除效果。

若改性沸石对氨氮有较好的去除效果，则往下继续开展下述试验步骤。

2. 改性沸石去除氨氮的影响因素2.1 三种改性沸石投加量对去除率的影响针对三种不同的改性沸石分选用不同投加量，进行烧杯试验，观察、对比其在不同投加量下去除氨氮的效果，确定三种改性沸石在NH4+浓度为10mg/L时的最佳投加量，并尝试采用模拟水绘制Langmuir等温线或者Freundlich等温线。

合成沸石的改性及其对氨氮的吸附特性

合成沸石的改性及其对氨氮的吸附特性谢妤;宋卫军;林钰婷;陈开财【摘要】采用不同的酸和碱对合成沸石进行了改性。

通过静态吸附试验考察了改性沸石对氨氮的吸附效能。

结果表明,对氨氮的吸附酸改性效果优于碱改性,以0.1 mol/L 的 HCl 作为改性剂最高吸附率可达84.04%。

pH 值对改性沸石吸附氨氮影响较大,pH值为6时氨氮吸附率达86.88%。

合成沸石吸附氨氮等温吸附曲线更符合Freundlich模型(R2>0.994),改性沸石对氨氮的吸附行为属于优惠吸附。

Lagergren准二级反应动力学方程比准一级反应动力学方程拟合结果好(R2>0.9994),利用准二级动力学方程获得的平衡吸附量与实测值相差在4.9%以内。

【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2016(013)028【总页数】7页(P25-31)【关键词】合成沸石;改性沸石;氨氮;吸附【作者】谢妤;宋卫军;林钰婷;陈开财【作者单位】武夷学院生态与资源工程学院，福建武夷山 354300; 福建省生态产业绿色技术重点实验室，福建武夷山 354300;武夷学院生态与资源工程学院，福建武夷山 354300;武夷学院生态与资源工程学院，福建武夷山 354300;武夷学院生态与资源工程学院，福建武夷山 354300【正文语种】中文【中图分类】X703.1在我国氨氮广泛存在于地表水中[1]。

氨氮致使湖泊特别是封闭水体呈现不同程度的富营养化，表现为藻类的过度繁殖和水中溶解氧的减少进而导致湖泊生态系统结构和功能的严重退化。

非离子氨氮是氨氮生物毒性常见的表现形式[2～4]，而水中非离子氨氮的积累会对水生生物产生毒性[5],生物技术法去除氨氮后其主要产物为硝酸盐，在水产养殖业中硝酸盐的累积会对某些水生生物产生负面影响[6，7]，若要进一步脱氮需再增加技术和设备。

沸石对氨氮的吸附和离子交换性远大于活性炭和离子交换树脂，表现出较强的选择性吸附[8]，利用沸石的该特性既可以去除氨氮又可以避免水体中硝酸盐的过度累积。

改性沸石的制备及去除废水中氨氮的研究论文

改性沸石的制备及去除废水中氨氮的研究
摘要
本文通过改性沸石的制备实验，研究了其在去除废水中氨氮方面的应用。

实验结果表明，经过改性处理的沸石具有很好的去除废水中氨氮的性能，表现出较高的吸附效率和良好的重复使用性。

该研究有望为废水处理领域提供一种有效、经济的氨氮去除方法。

引言
废水中的氨氮是一种常见的污染物，对水体环境造成了严重的危害。

因此，开发高效、经济的氨氮去除方法至关重要。

改性沸石因其较大比表面积和丰富的孔结构而被广泛用于吸附废水中的有机物和无机物。

本文旨在探讨改性沸石在去除废水中氨氮方面的应用。

实验方法
1.实验材料准备：
–沸石原料
–改性试剂（如盐酸、聚乙二醇等）
–实验废水（含氨氮）
2.沸石的改性：
–将沸石与适量的改性试剂混合反应，经过一定处理后得到改性沸石。

3.氨氮吸附实验：
–将改性沸石与实验废水中的氨氮进行接触反应，记录吸附后的氨氮浓度，并计算吸附率。

4.实验数据处理：
–对实验数据进行统计和分析，得出改性沸石在去除废水中氨氮方面的性能指标。

实验结果与讨论
经过实验研究，我们发现改性沸石具有良好的去除废水中氨氮的性能。

在实验条件下，改性沸石对废水中的氨氮有较高的吸附率，且对重复使用的稳定性较好。

这说明改性沸石在废水处理领域有很大的应用潜力。

结论
通过本文的研究，我们验证了改性沸石在废水中氨氮去除中的有效性。

改性沸石具有良好的去除性能和稳定性，在废水处理中具有广阔的应用前景。

未来的研究可以进一步探讨改性沸石的制备方法、吸附机理等方面，以实现更好的废水处理效果。

改性沸石对水中氨氮的去除效果

改性沸石对水中氨氮的去除效果思宇;张建民;张涛;晏才玉;朱格仙【摘要】In order to study the impacts of modified zeolite on the removal of ammonia nitrogen in wastewater ,the landscape water is used and the zeolite salt ,salt and heat ,salt and alkali ,salt and acids are compounded modified on zeolite . T he results indicate that w hen the reaction time reaches 60min , ammonia nitrogen removal rate is 80% by using 3% NaCl modified zeoite .However ,the NaCl modified zeolite is calcined at 500℃ for 2h ,the ammonia removal rate is up to 95% w hen the absorbing time is 30min .The removal rate improves by 1.19 times compared with NaCl modified zeolite and 1.73 times higher than the natural zeolite .%以景观水体为研究对象，将沸石进行盐、盐＋热、盐＋碱和盐＋酸复合改性，研究其对废水中氨氮去除效果的影响．结果表明，利用最佳质量浓度为3％的NaCl改性沸石进行除氨氮实验，当反应吸附时间为60min时，对氨氮的去除率可达80％；再对NaCl改性沸石在500℃下煅烧2h ，当吸附时间为30min时，氨氮去除率高达95％．其去除率较NaCl改性沸石提高1.19倍，较天然沸石提高1.73倍．【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P329-332)【关键词】氨氮;复合改性;沸石【作者】思宇;张建民;张涛;晏才玉;朱格仙【作者单位】西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安710048;陕西省现代设计研究院，陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8随着社会的发展，水环境受人类活动影响不断加大，许多湖泊和水库因氮、磷的富集，造成水体富营养化呈逐渐严重趋势［1］.武汉地区许多重要的湖泊景观水体，目前已经处于富营养化状态［2］，相对城镇污水而言，富营养化水体中氨氮浓度较低，很难用传统的方法处理，因此有必要开发一种经济、高性能的新型除氨氮材料.沸石是一种具有架状结构的含水多孔硅铝酸盐矿物［3］，有较大的比表面积和较多的吸附位点，这种独特的结构决定了沸石具有一定的离子交换和吸附性能［4］，因此常被用作吸附剂去除废水中的氮磷、重金属［5］、氟［6］、有机物［7］和放射性物质［8］.但是天然沸石由于分子孔道中存在水分子和其他杂质，实际交换容量不高，若将其改性后应用前景更为广阔.目前邓书平［9］等人对天然沸石进行碱改性、酸改性、盐改性的除氨氮研究，其中盐改性沸石对氨氮的去除率可达90%以上，但是吸附时间长达2h.因此，本文在前人研究的基础上，对沸石进行盐＋酸、盐＋碱、盐＋热复合改性，并进行改性沸石吸附氨氮实验研究，为去除景观水体中氨氮的实际应用提供实验依据.1 实验1.1 试剂和仪器（1）试剂氯化铵、碘化钾、碘化汞、氢氧化钠、酒石酸钾钠、盐酸、氯化钠，均为分析纯.（2）仪器 SHY－100A型水浴振荡器、DZF－6030型电热鼓风干燥箱、UV757CRT紫外可见分光光度计、DELTA320pH计、800型低速离心机、AL204电子天平.实验选用天然沸石，其主要化学成分见表1.表1 沸石的主要化学组成成分其他质量分数／成分 SiO2 Al2O3Fe2O3 CaOMgO K2O Na2O%78.05 16.42 0.43 0.65 0.83 1.72 0.6 1.301.2 实验方法1.2.1 沸石改性实验盐（NaCl）改性：将天然沸石投于不同质量浓度0.5%，1%，2%，4%，6%，8%，10%的NaCl溶液（固液比为1g∶5mL）中恒温震荡2h，然后在水浴锅中水浴加热8h，并每隔30min搅拌一次，用去离子水洗至中性，洗净后在70℃下烘干，密封保存.（盐＋酸、盐＋碱）复合改性：分别称取10g质量浓度为3%NaCl改性沸石，在室温条件下，投于50mL浓度为0.2，0.5，0.7，1.0，1.5，2.0，2.5mol／L 的HCl溶液与0.3，0.5，0.8，1.0，1.5，2.0，2.5mol／L 的NaOH溶液中恒温震荡24h，用去离子水洗涤至中性，干燥后备用.盐热复合改性：称取一定量最佳盐改性沸石，在100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，600℃下焙烧2h，冷却，干燥后备用.1.2.2 吸附实验配置浓度为30mg／L的氨氮溶液，先将改性沸石在60℃的温度下干燥30min，称取3g吸附剂投加到100mL锥形瓶中，然后将锥形瓶放入恒温振荡器中震荡吸附一定时间，静置后，取离心后的上清液测定氨氮含量.水样中氨氮含量的测试方法用纳氏试剂光度法［10］.1.3 评价指标氨氮去除率η按式（1）计算其中 C0为处理前废水中氨氮浓度（mg／L）；C1为处理后废水中氨氮浓度（mg ／L）.2 结果与讨论2.1 NaCl浓度的确定由图1可知，当NaCl质量浓度在0.2%～6%时，氨氮的去除率随着NaCl质量浓度的增加而增加；在NaCl质量浓度大于6%时，氨氮去除率开始下降.NaCl改性沸石去除率较天然沸石有所提高；在实验选取NaCl浓度范围内，最高点出现在NaCl质量浓度为6%的时候，此时氨氮去除率为80%.与浓度为3%的NaCl相比，氨氮去除率相差不多，而浓度的增加则意味着药品成本的增加.因此，综合考虑去除率与经济成本，选择NaCl改性沸石的最佳质量浓度为3%.NaCl改性沸石机理主要是孔道吸附和离子交换.首先天然沸石经过NaCl改性后成为钠型沸石，Na＋置换了沸石孔道中原有半径较大的Ca2＋和Mg＋等，使沸石的有效孔径变大，空间位阻变小，内扩散速率提高，从而吸附容量变大.其次天然沸石经NaCl改性后，Na＋置换了沸石原有的部分Ca2＋，充当了平衡硅氧四面体上负电荷的作用.这些半径大且低电价的离子和沸石结构单元之间的作用比较弱，由于层间溶液的作用可以分散成更薄的单晶体，使沸石具有较大的内表面积［11］，从而显著地提高了沸石除氨氮能力.图1 不同NaCl质量浓度对除氨氮效果的影响图2 焙烧温度对除氨氮效果影响2.2 不同复合改性沸石吸附氨氮效果2.2.1 焙烧温度的确定由2.1实验结果可知，NaCl改性沸石最佳质量浓度为3%.称取一定量NaCl改性沸石，选取焙烧温度为0℃，100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，600℃，在马弗炉中煅烧2h，结果如图2所示.在实验所选取的温度范围内，曲线的总体趋势是先升高后降低.在100℃～500℃时，氨氮去除率随着温度的升高而升高.温度大于500℃时，氨氮去除率随着温度的升高而降低.主要是因为温度较低时，沸石水、孔道有机物和碳酸盐的去除不够充分，空隙的吸附面积未能达到最大，从而使氨氮去除效果不佳.而温度超过600℃时，过高的温度破坏了沸石原有的晶体结构，使沸石孔道和空穴不同程度的吸附面积急剧降低. 天然沸石结构中形成的通道和空穴主要由沸石水、碳酸盐和有机物占据，若要使其具有更高的吸附性能，则需要去除以上物质.一般情况下，对沸石进行一定温度的焙烧后，沸石中的水和有机物即可被去除［12］.经过NaCl改性后的天然沸石，虽然对氨氮的吸附能力有所提高，但是提高幅度有限.本研究采用盐热复合改性，先后对沸石的内外表面进行可控制的改性，从而在盐改性的基础上提升沸石除氨氮的能力.2.2.2 盐酸浓度的确定由图3可知，盐＋酸改性沸石对其吸附性能影响较大.当HCl浓度为0.5mol／L时，氨氮去除率可达83%；当HCl浓度大于0.5mol／L 时，氨氮去除率随着盐酸浓度的增加而降低.盐＋酸改性沸石除氨氮效率降低，主要是盐酸的作用导致盐改性沸石的晶体结构发生一定的变化.姜霞［13］研究表明盐酸改性沸石有空穴，但是表面比较平整，不利于吸附.另外，盐改性沸石再单纯被盐酸改性时，在氨氮溶液中会与NH4＋存在竞争吸附，H＋离子会占据沸石中一定量的吸附点，从而影响了（盐＋酸）复合改性沸石对氨氮的去除效果.2.2.3 NaOH浓度的确定由图4可以看出，NaOH改性钠型沸石，除氨氮去除率保持在70%～82%之间，随着NaOH浓度增加氨氮去除率有所降低.这是因为经碱改性后的沸石改变了沸石的硅铝比，改变了相关的离子交换性能，Na＋离子可以被引入钠沸石孔道中，但盐改性沸石把孔道及空穴中的Ca2＋、Mg2＋离子交换达到饱和，高浓度的碱液可能会对钠型沸石生成的单晶片有一定程度的破坏，产生较大的中孔，改变了微孔吸附状态，在一定程度上减少了对氨氮的吸附量.图3 （NaCl＋HCl）复合改性沸石对氨氮氨氮效果的影响图4 （NaCl＋NaOH）复合改性沸石对除去除效果的影响3 结论（1）沸石经过质量浓度3%的NaCl（固液比为1g：100mL）改性后，当吸附时间长达60min时，其对氨氮的去除率可达80%.再在100℃～600℃温度下对此条件所制备的钠沸石进行煅烧2h，在煅烧温度为500℃下制备的盐热沸石，当吸附时间为30min时，除氨氮效率可达95%；盐热改性沸石对氨氮的去除率较天然沸石提高1.73倍，较盐改性沸石提高1.19倍.（2）利用盐热改性沸石作为吸附剂处理氨氮废水具有高效、经济、便捷等优点，因此在景观水体中是一种前景广阔的吸附剂.【相关文献】［1］郭晓东，李喜才.城市水污染问题及其防治措施研究［J］.科技传播，2012（10）：48. ［2］温州瑞，王丛丹，李文华，等.武汉城市湖泊水质及水体富营养化现状评价［J］.水生态学杂志，2013，34（5）：96－100.［3］张家利，张翠玲，党瑞.沸石在废水处理中的应用研究进展［J］.环境科学与管理，2013，38（3）：75－79.［4］张昕，塔娜.沸石在污水处理中的应用研究进展［J］.工业水处理，2011，31（7）：13－17. ［5］石太宏，吕灿，左莉娜.硅烷化改性沸石对重金属离子的吸附性能［J］.环境工程学报，2013，7（3）：1045－1052.［6］晏宗高，谢英惠.改性沸石除氟性能及热力学研究［J］.工业水处理，2009，29（12）：41－45.［7］ERDOGAN B，SAKLZC M，YORÜKOGULLAR E.Characterization and ethylene adsorption of natural and modified clinoptilolites［J］.Applied Surface Science，2008，254：2450－2457.［8］MALEKPOUR A，MILLANI M R，KHEIRKHAH M.Synthesis and characterization of aNaA zeolite membrane and its applications for desalination of radioactive solutions ［J］.Desalination，2008，225：199－208.［9］邓书平.改性沸石吸附处理氨氮废水试验研究［J］.中国非金属矿工业导刊，2012（5）：43－45.［10］夏芳.钠氏试剂光度法测定水中氨氮的质量控制［J］.环境科学与管理，2008，33（6）：128－129.［11］佟小薇，朱义年.沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究［J］.环境工程学报，2009，3（4）：635－638.［12］将乐勇，林海，赵志英，等.盐热改性沸石去除氨氮的性能研究［J］.水处理技术，2010，36（8）：25－32.［13］姜霞，周小宁，丁明玉，等.天然沸石及改性沸石去除低浓度氨氮的研究［J］.环境科学研究，2008，21（5）：37－42.。

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。

沸石的改性及其对水源水中氨氮去除

（ 1. 中冶华天工程技术有限公司，马鞍山
243005 ； 2. 常州大学环境与安全工程学院，常州
213164 ）
摘要：以水源水为处理对象，通过对沸石进行酸、盐、高温改性和氨氮去除试验，考察沸石粒径、接触时间、温度等因素对氨氮去除的影响。结果表明，经盐（ NaCl ）改性的沸石对氨氮有较高的去除率，对于氨氮浓度为 4. 43mg / L 的水源水，在粒径 0. 8 1. 7mm 、温度 25ħ 的条件下，经 15min 接触，氨氮浓度可降至 0. 3mg / L ，去除率可达 93. 2% 。改性沸石对氨氮 39 元 / m 3 ，运行费用基本不变。的去除机理是沸石表面（及内部孔隙）吸附作用和离子交换作用。对于普通自来水厂，只需将快滤池中常用的石英砂部分替换成改性沸石即可有效去除饮用水中的氨氮。经测算其投资仅增加 33 关键词：改性沸石；水源水；氨氮； COD Mn 中图分类号： X703 文献标识码： A 3665 （ 2011 ） 02009705 文章编号： 1000-
+ 4
具有更高的选择性
［ 4
6］
。沸石改性主要采
。
盐改性和高温改性。常用的酸改性剂有用酸改性、 HCl 、 H 2 SO 4 、 HNO 3 ；常用的盐改性剂有 NaCl 、 KCl 、 NH 4 Cl 、 CaCl 2 等。李海鹏、王志芳等研究表明不同种类酸改性剂对沸石的改性效果存在着明显的差异
［ 1］
小薇等的研究表明利用无机盐改性时，对氨氮吸附效果其次为 KCl 改性沸石与 CaCl 2 最好的是 NaCl 改性沸石，改性沸石

沸石的改性及其去除水中氨氮的研究

沸石的改性及其去除水中氨氮的研究丁仕琼，王东田*，黄梦琼，倪秋洋（苏州科技学院化学与生物工程学院，江苏苏州215009）摘要：研究了在不同改性条件下沸石对氨氮的去除效果，结果表明：0.3mol ·L -1的NaCl 溶液在100℃下对沸石的改性效果最佳，氨氮去除率可达87.9%。

研究了水样的pH 值、吸附时间对改性沸石吸附氨氮的影响。

关键词：沸石；改性；氨氮中图分类号：O611文献标识码：A文章编号：1672－0687（2010）02－0033－04由于工农业的发展、人口的剧增及城市化，大量含氨氮的生活污水和工业废水被排入天然水体，作为一种无机营养物质，氨氮是引起海洋、湖泊、河流及其他水体富营养化的重要原因。

目前，国内外常用的去除氨氮的方法主要有生物硝化－反硝化法、空气吹脱法、化学法、吸附和离子交换法等[1]。

其中吸附法和离子交换法由于具有占地面积小、工艺简单、操作方便等优点，常被用于含氨氮污水的处理。

天然沸石是一种廉价的无机多孔材料，具有较大的比表面和较强的离子交换能力，尤其是对氨氮有很强的选择吸附能力[2￣4]，且沸石在我国资源丰富[5]。

沸石离子交换性能大小不仅与沸石的种类有关，而且还与沸石的硅铝比值、晶格中孔径大小、孔道畅通情况、阳离子的位置和性质以及交换过程中的温度、压力、离子浓度、pH 值等诸多因素有关。

大量研究表明，采用无机酸碱、无机盐或氧化剂对沸石进行改性预处理，可以在一定程度上改善其交换性能。

对沸石进行改性处理主要有两个目的：一是去除沸石表面和微孔道内的有机或无机杂质，提高单位重量沸石的交换能力，加快交换速率；二是对沸石内部的阳离子进行重整，改善离子交换性能。

笔者采用无机钠盐对人造沸石进行改性，并研究其对水中氨氮的吸附效果。

1沸石吸附氨氮的机理沸石是一种呈架状结构的多孔性含水铝硅酸盐矿物的总称。

其化学通式可表示为：(Na,K)x ·(Mg,Ca,Sr,Ba)y ·[Al x +2y Si n -(x +2y )O 2n ]·m H 2O ，其中x 为碱金属离子的个数，y 为碱土金属离子个数，n 为硅铝离子个数之和，m 为水分子个数。

沸石用于去除废水中的氨氮

ｆｒｄｅｄｖｌｐｎｆｚｏｉｅａｐｉａｉｎｉｓｅｔｒｔｅｔｅｔ０１ｅｅｏｍｅｔｅｌｐｌｔｎｗａｔｗａｅｒｍｎ．ｏｔｃｏａＫｅｒｓＺｏｉＡｙｗｏｄｅｌｅｔｍｍｏｉｔｏｅＡｄｏｐｉｎＩ－ｅｃａｇｎａＮｉｇｎｒｓｒｔｏｏｎｘｈｎｅ
收稿日期：ｏ６７１２０一Ｏ — ４
基金项目：国博士后科学基金（０４３１７，中２００６２）教育部留学回国人员基金（５２００）７７１０５
吸附能力，因而可被应用于氨氮废水的处理［］５。
沸石的改性或改型主要通过改变晶体内电场、表面、孔径等，改变沸石的吸附和离子交换特征，如吸附速度、吸附选择性、吸附容量等，以弥补天然沸
石因矿物种属所限导致的性能不足。改性和改型
ｐｎｙｔｍ－ｌｎｒａｅｔｏｄｓｓｅａｄｔｅｔｎ，ｗｅｌｎｙｔｍｎｏｏｔｇｓｔｍｔ，ｍｔｄｓｓｅａｄｃｍｐｓｉ￣ｅｅｃ，ｗｅｅｓｍｍａｚｄｎｌｅｃａｔｒｎｕｅｏａｎｒｕｉｒｅ．ＩｆｕｎｅｆｃｏｓａｄｒｌｓｆｒａｓｒｔｎａｄｉｎｅｃａｇｆａｍｏｉｔｏｅｙｚｌｅｗｅｅａａｙｅＴＫｓｐｖｄｓｔｅｓｉｎｉｉａｄｔｃｎｃｌｂｓｓｄｐｉｎｏ — ｘｈｎｅｏｍｏｏｎａｎｒｇｎｂｅｉｒｎｌｚｄｉｏｔ．ｒｉｅｈｃｅｔｆｅｈｉａａｉｏｃｎ

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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沸石优化改性与去除氨氮效果
沸石作为一种廉价的非金属矿物在工业催化及环境保护领域中应用已久，其改性研究与合成、应用开发都大幅度推动了沸石化学的发展。

天然沸石经过改性，可以明显提高其孔隙率及表面活性, 提高吸附性能、离子交换性能及交换量等，从而提高其使用价值。

改性沸石包括范围很广，从经简单的离子交换处理直到结构完全崩塌而得到的产品都属于改性沸石的范围。

一般来说，沸石改性技术有两种类型：一类是对沸石骨架元素的改性，另一类是对非骨架元素的改性。

对骨架元素的改性包括酸碱处理改性等，对非骨架元素的改性包括离子交换改性、沸石内配位化学、表面活性剂改性等。

沸石的吸附力不仅仅靠表面的色散力, 还有内部较大的静电力。

这种静电力, 主要是因为沸石晶格孔穴中分布有阳离子，同时部分格架氧也具有负电荷，从而形成强大的电场，沸石因为色散力和静电力的共同作用，故其吸附力特别强大，故其对氨氮具有强大的吸附效应，吸附主要去除水中分子态的氨氮。

分别称取10 g粒径为58~ 120 m 的天然沸石入马弗炉中，在200、300、400、500 或700°C温度下处理2 h，取出放入干燥器中冷却至室温密封保存。

分别称取10 g天然沸石，在室温下分别在 200 m L浓度为 200 g /L 的 NaCl、Kcl和 CaCl2 溶液中处理24 h，多次洗涤改性沸石至中性，过滤后在 105°C的烘箱中烘 2 h, 冷却至室温密封保存。

加热可使沸石的孔穴和通道中的水分子、碳酸盐和有机物除去，使内表面积增大, 从而可提高沸石的吸附能力。

由下图可以看出, 经过200~ 400°C条件焙烧改性后, 沸石的氨氮吸附量略微提高，高于400°C后吸附量明显下降，说明沸石的结构已经被破坏。

但目前沸石改性存在以下问题：沸石改性成本昂贵，应继续深入研究，寻找低成本、高效率的改性方法；由于种种原因，中国虽然有丰富的沸石资源，但是沸石改性技术现在大多仍处于实验室研究阶段，应用于实际的技术并不多，下一步应通过中试和生产性试验，积累改性技术的最佳工艺条件，使其在环境保护、污染治理及化工催化方面发挥更重要的作用。