改性沸石吸附低濃度氨氮廢水及其脫附的研究

采用氯化鈉溶液對某地天然沸石改性,以低濃度氨氮廢水為處理對象,比較了天然沸石和改性沸石的吸附等溫線、吸附動力學和動態(tài)吸附,并進行了改性沸石的動態(tài)脫附研究。結(jié)果表明,沸石的平衡吸附量隨著平衡濃度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低濃度氨氮廢水的行為,改性沸石比天然沸石具有更大的吸附氨氮能力。假二級方程很好地擬合沸石吸附動力學實驗數(shù)據(jù)。裝填105 g的改性沸石吸附柱有效處理20 mg/L氨氮的廢水量為40 L,是裝填相同質(zhì)量天然沸石吸附柱的2.67倍,出水氨氮濃度小于5 mg/L。用含氯化鈉和氫氧i化鈉的溶液脫附改性沸石吸附柱吸附的氨氮,脫附率為95.2%。

 氨氮是水體中氮的主要形態(tài)之一,是水體富營養(yǎng)化的一種主要污染物。在水污染較嚴重的地區(qū),執(zhí)行越來越嚴格的標準,如江蘇省在太湖地區(qū)污水處理廠氨氮排放限值執(zhí)行5 mg/L的標準(DB32/1072-2007)。太湖流域不少污水處理廠面臨提標的問題,需要強化氨氮的去除。因此,有必要研究既經(jīng)濟又有效的低濃度氨氮去除方法。由于沸石資源在我國儲量豐富、成本低廉,利用沸石處理廢水中低濃度氨氮無疑是一種有前景的方法。天然沸石可以有效吸附廢水中的氨氮,但由于天然沸石的吸附容量較小,再生頻繁,影響其大規(guī)模應用。近年來,國內(nèi)研究人員研究天然沸石改性,取得了較好的效果,但這些研究針對較高濃度的氨氮廢水。

微波改造沸石環(huán)境材料的表征與脫氮效果

通過添加不同類型助劑對天然沸石進行微波改造制備環(huán)境材料,并研究其對再生水中氨氮的去除效果.研究發(fā)現(xiàn),相同的改造條件下,不同助劑的微波沸石對氨氮的去除效果順序為:乙i酸鈉微波沸石Na Cl微波沸石SDS微波沸石CTMAB微波沸石單獨微波沸石原沸石.孔徑測試結(jié)果顯示微波沸石的總孔體積、孔徑數(shù)量、比表面積均有所提高.通過 SEM,XRD等手段對微波改造前后的沸石表征,微波改造過程中助劑的加入使沸石顆粒表面松散度有不同程度的提高,出現(xiàn)了更多的孔道,主衍射峰強度有所減弱,沸石吸附性能提高.

微波是一種頻率在300 MHz~300 GHz的電磁波,其具有熱效應,與常規(guī)的加熱方式不同,微波加熱能在不同的深度同時產(chǎn)生熱效應,使得加熱快速均勻,縮短加熱時間,改善加熱質(zhì)量,并且節(jié)約能源.天然沸石是一種具有巨大的比表面積、規(guī)整的孔道結(jié)構、可控酸位及酸密度等獨i特物理化學性質(zhì)的結(jié)晶型硅鋁酸鹽.其孔道內(nèi)可能包含某些雜質(zhì),如金屬陽離子、水分等,使得其吸附性能有所降低,因而可通過對天然沸石進行改造以擴寬其孔道,增加其吸附性能.常用的改性方法有熱改性、酸堿改性、鹽改性,但都主要集中在改性方法對脫氮除磷效果方面的研究,很少提到微波改性影響沸石結(jié)構與其吸附能力方面的關系。

天然沸石在水處理中的應用|沸石的水處理作用

天然沸石在水處理中的應用|沸石的水處理作用

一、天然沸石脫氮

含氮廢水的處理對于防止水體富營養(yǎng)化尤為重要。目前，實現(xiàn)工業(yè)廢水的脫氮方法主要有生化方法、物理化學方法、沸石吸附方法和離子交換方法等。沸石骨架中存在某些空穴和孔隙，這決定了它們具有吸附和離子交換作用。沸石除去氨氮的機理是非離子氨的吸附和離子氨的離子交換。通常認為非離子氨的吸附是主要的，因為氨是極性分子，并且沸石的表面帶負電，因此其對氨具有較強吸附作用。

研究了天然沸石對氨氮廢水吸附特性的實驗，結(jié)果表明， 沸石吸附氨氮過程的適pH為7-8；沸石對氨氮吸附容量與比表面積和總孔體積的大小有較大影響并且呈正相關關系；沸石的投加量越大，其去除氨氮的效率越高；而沸石對氨氮的吸附容量隨著沸石投加量的改變則與之相反。

二、天然沸石除磷

研究人員通過研究沸石的除磷性能實驗表明，沸石具有吸附劑的功能且能夠除磷，即使 pH 值較廣時，沸石也可有效去除廢水中的磷，當沸石投加量、原水磷的濃度、磷的各種存在形態(tài)有所變化時，磷去除率也隨之改變。而部分研究人員研究了天然沸石除磷的影響因素實驗，結(jié)果表明，沸石對磷的去除率隨著沸石用量和接觸時間的增加而增加，達到峰值后再投加沸石和增加接觸時間，去除率逐漸下降。

三、天然沸石除有機污染物

由于工業(yè)的迅猛發(fā)展，例如有機工業(yè)、精細化工和高分子工業(yè)的迅速發(fā)展，使得水中有機污染物更加復雜和繁多。天然沸石能夠去除廢水中的有機污染物是因為其吸附能力主要由有機物分子的極性和大小所決定。其中沸石更容易吸附極性分子和較小分子直徑的；此外，如果有機物分子含有極性基團或可極化基團， 其可以強烈地吸附在沸石的表面上并因此被去除。通過實驗利用活性炭、沸石來去除飲用水中的有機污染物，結(jié)果表明，沸石可以代替一些活性炭作為吸附劑，沸石深度處理飲用水的能力部分甚至優(yōu)于活性炭。

沸石作為飼料添加劑具有很高的安全性，對于提高豬的生長性能以及疾病的預防都具有很積極的作用，沸石又具有分布量大、易于開采等特點，因此，作為一種有效低廉的飼料添加劑可以更廣泛的應用于養(yǎng)豬生產(chǎn)。同時，沸石又可以改善養(yǎng)豬生產(chǎn)中的食品安全、環(huán)境保護以及動物福利等社會問題，從而使養(yǎng)豬生產(chǎn)更加符合時代的要求。存在的問題：不同種類、純度的沸石在飼料中所占有的比例與豬的生長和疾病預防的關系，以及沸石在預防疾病過程中阻礙各種毒i素的具體生理機制等問題有待于今后進一步研究。