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 Adsorpting

Ammonium

Dianbo-Xu

China 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]。因此寻找一种有效去除水中氨氮的方法平迫在眉睫，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[2]。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，对氨氮的去除有着较好的效果。因此本文研究沸石对氨氮的吸附机理及影响因素，为沸石在实际工程中的应用提供基础资料和理论指导。

1.实验部分

1.1实验材料与预处理

本实验所选用的天然斜发沸石购于巩义宝来水处理材料厂，颜色为黑褐色，其主要成分如表1所示

表1 天然斜发沸石主要化学成分含量表

成分名称SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeO MgO CaO MnO NaO K2O

含量（%）68.60 0.10 12.43 1.21 0.13 0.81 2.57 0.06 1.08 2. 83

将沸石用去离子水反复冲洗干净，煮沸30min以尽可能去除沸石空隙中杂质，过筛分出不同粒径的沸石，在105℃下烘干，放入干燥器中备用。

1.2实验仪器、试剂与氨氮测定方法

主要仪器：721分光光度计；THZ-82A气浴恒温振荡器；XYJ80-2电动离心机。

主要试剂：酒石酸钾钠（AR）；碘化汞（AR）；碘化钾（AR）；氢氧化钠（AR）；氯化铵（AR）。

氨氮测定方法：采用纳氏试剂光度法，《水和废水监测分析方法》（第四版）。

1.3试验方法

1.3.1 沸石对氨氮的吸附影响因素

本实验通过改变沸石的粒径大小，氨氮溶液的初始浓度、沸石的投加量等因素来研究沸石对氨氮的吸附效果，水样为100ml，置于250ml具塞锥形瓶中，在25℃下恒温振荡16个小时，转速为200r/min。振荡结束后，用离心机在3500r/min 下离心20min后取上清液测定氨氮含量。

1.3.2 吸附等温线

取1g粒径为20～30目的沸石投加到100ml浓度分别为10、15、20、40、50、70、100mg/L的氨氮溶液中, 在25℃下恒温振荡16个小时，转速为200r/min。振荡结束后，用离心机在3500r/min下离心20min后取上清液测定氨氮含量。1.3.3吸附动力学

取1g沸石粒径为20～30目的沸石投加到100ml浓度为100mg/L的氨氮溶液中，在25℃、200r/min的条件下振荡，每隔一定时间取样测定水溶液中氨氮的含量。

2．结果与讨论

2.1沸石对氨氮的吸附影响因素

2.1.1不同粒径对氨氮的吸附研究

称取2g粒径为10～20目、20～30目、40～60目和80～100目的沸石于100ml 含量为100mg/L的氨氮溶液中进行振荡，实验结果如图1所示。

图1.不同粒径沸石对氨氮的吸附效果

如图1所示，随着粒径目数的增大，沸石对氨氮的吸附效果也越好，沸石吸附容量由10～20目的0.341mg/g增加到80～100目的0.512mg/g。这是由于一定质量的沸石粒径越小其比表面积也就越大，使吸附接触面积增大[3]，从而增加了