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。

如图2所示，两条曲线为平行实验。

由图分析，改性沸石对氨氮的吸附量随原水中氨氮含量的增加而增加，但由于改性沸石的加入量一定，其对氨氮的去除率随着氨氮浓度的增加，去除率下降。

3 沸石投加量对改性沸石吸附氨氮效果的影响实验
分别取0.5 g，1.0 g，1.5 g，2.0 g，3.0 g改性沸石，分析沸石加入量对氨氮吸附能力的影响。

如图3所示。

由图可知，沸石投加量在0.5 g～2.0 g时，氨氮的去除率随沸石投加量的增加而增长。

沸石投加量达到2.0 g后，氨氮去除率逐渐趋于平缓。

4 原水中pH值不同对改性沸石吸附氨氮效果的影响实验
改变氨氮废水的pH值，使pH值分别为：2.28，3.22，4.33，6.18，8.12，9.67，11.20，分析pH值对改性沸石吸附氨氮效果的影响，结果如图4所示，两条曲线为平行实验。

由图可知，当原水pH值在5.0～8.0时，原水pH值对改性沸石吸附氨氮的影响不大。

当原水pH值在5.0～8.0的范围之外时，沸石的吸附量与氨氮的去除率急剧下降。

这是由于在pH值较低时，NH4+必须在沸石交换位置上与H+产生竞争交换，其去除率较低。

当水的pH值接近7时，H+的影响较小，主要表现为沸石对NH4+的交换吸附，因而对NH4+的吸附率达到最高。

当pH值继续升高，水中OH-增多，NH4+易与OH-结合，形成游离态的NH3。

NH3不带电，不易与沸石中的Na+发生离子交换，主要依靠沸石的表面吸附作用，故沸石对NH4+的去除率降低。

5 原水中干扰离子对改性沸石吸附氨氮效果的影响实验
多种阳离子都存在对氨氮的吸附竞争。

分别配制含0.1 mol/L干扰离子（Na+，K+，Mg2+）的氨氮废水。

分析原水中的干扰离子对改性沸石吸附氨氮效果的影响，结果如图5所示，两条曲线为平行实验。

由图可知：原水中若含有Na+，K+，Mg2+，在阳离子共存的情况下，改性沸石对氨氮的吸附量降低，以K+的影响最大，使沸石对氨氮的吸附量降低30%以上，影响其次的为Mg2+，最后为Na+。

6 小结
通过静态吸附实验，得出如下结论。

1）先微波改性再用饱和NaCl活化沸石对氨氮吸附的应用研究，我们可得其吸附氨氮的工艺参数为：微污染水初始氨氮浓度为3 mg/L，微污染水体积为100 mL，pH在5.0～8.0之间，最佳沸石的投加量为2.0 g，吸附时间为1.5 h，改性沸石对氨氮的吸附量基本达到平衡，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。

国家氨氮的排放标准一般为0.05 mg/L～0.5 mg/L，此改性沸石处理后的废水氨氮排放量为0.12 mg/L，符合国家排放标准。

改性后的沸石对氨氮的吸附速率显著加快，70 min可达80%，饱和吸附容量远高于天然沸石吸附容量，所以本工艺具有一定的实际意义。

2）微污染水中含K+，Mg2+，Na+等干扰离子时，改性沸石对氨氮的吸附量降低，其中以K+的影响最大。

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