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(duì)某地天然沸石改性,以低濃度氨氮廢水為處理對(duì)象,比較了天然沸石和改性沸石的吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)吸附,并進(jìn)行了改性沸石的動(dòng)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(jí)方程很好地?cái)M合沸石吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(yíng)養(yǎng)化的一種主要污染物。在水污染較嚴(yán)重的地區(qū),執(zhí)行越來(lái)越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn)(DB32/1072-2007)。太湖流域不少污水處理廠面臨提標(biāo)的問題,需要強(qiáng)化氨氮的去除。因此,有必要研究既經(jīng)濟(jì)又有效的低濃度氨氮去除方法。由于沸石資源在我國(guó)儲(chǔ)量豐富、成本低廉,利用沸石處理廢水中低濃度氨氮無(wú)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(yīng)用。近年來(lái),國(guó)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(duì)較高濃度的氨氮廢水。

沸石在美國(guó)給動(dòng)物吃了30年,當(dāng)作藥做人體實(shí)驗(yàn)有13年。被FDA(食物藥品監(jiān)督管理局)列入GRAS名單內(nèi)(Generally recognized assafe)認(rèn)定是安全的。被美國(guó)航空航天局NASA認(rèn)證并應(yīng)用于研究，是一個(gè)被國(guó)際化妝品原料詞典ICID記錄(記錄編號(hào):19488,高科技添加物) 的經(jīng)驗(yàn)證為安全的無(wú)機(jī)物。

沸石的安全性已被俄羅斯衛(wèi)生i部進(jìn)行分析所確認(rèn)可以使用在食品和醫(yī)i療實(shí)踐，同時(shí)也被世界紅十字會(huì)俄羅斯分會(huì)認(rèn)可，同意將紅十字標(biāo)志用于該國(guó)以沸石為主要元素的膳食補(bǔ)充劑產(chǎn)品的商標(biāo)中。

天然沸石經(jīng)過(guò)改性，可以明顯提高其孔隙率及表面活性，提高吸附性能、離子交換性能及交換量等，從而提高其使用價(jià)值。改性沸石包括范圍很廣，從經(jīng)簡(jiǎn)單的離子交換處理直到結(jié)構(gòu)完全崩塌而得到的產(chǎn)品都屬改性沸石范圍。沸石改性技術(shù)有兩種類型：一類是對(duì)沸石骨架元素的改性，另一類是對(duì)非骨架元素的改性。對(duì)骨架元素的改性包括酸堿處理改性等，對(duì)非骨架元素的改性包括離子交換改性、沸石內(nèi)配位化學(xué)、表面活性劑改性等。本文只對(duì)常用改性方法做簡(jiǎn)單介紹。

酸堿處理改性酸改性，即用無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸處理分子篩，使其骨架脫鋁，可使用的酸有鹽酸、硫酸、硝i酸、甲酸、乙i酸、乙i二胺四乙i酸（Ｈ４ＥＤＴＡ）等。根據(jù)分子篩耐酸性的差異，采用不同濃度的酸進(jìn)行骨架脫鋁。沸石經(jīng)酸處理改性后，可部分脫除分子篩骨架鋁以及去除孔道中的堆積物種，增大分子篩硅鋁比及比表面積，大幅度提高其疏水性，可提高分子篩的吸附性能。與沸石的酸處理脫鋁一樣，沸石的堿處理也是一種沸石改性的方法，但與酸處理不同的是，沸石的堿溶液處理可以選擇性地脫除沸石中的硅，降低沸石的硅鋁比，改變與沸石硅鋁比相關(guān)的性能。