沸石濾料吸附氨氮的效果如何?

沸石濾料吸附氨氮的效果如何？ 一、吸附污水中氨氮的意義 氨氮排入海洋、湖泊、河流及其他水體時可引起水體富營養(yǎng)化，嚴(yán)重時會使水中溶解氧下降,魚類大量。因而，在水資源短缺和水污染日益嚴(yán)重的今天，經(jīng)濟有效的控制氨氮廢水有重要的研究價值。水中氨氮的處理方法主要有生物硝化法，氣體吹脫法和離子交換法等。生物硝化法無污染，能耗低，但其轉(zhuǎn)換作用緩慢，去除難以徹底。氣體吹脫法工藝簡單，投資較低，但易造成二次污染。而離子交換法是通過對氨離子有很強選擇吸附作用的材料去除水中氨氮的方法，反應(yīng)過程穩(wěn)定，吸附劑可再生利用，處理成本較低，因此占據(jù)著很重要的地位。常見的吸附材料有活性炭、硅膠、蒙脫石、氧化鋁和沸石等。 二、沸石濾料是水處理中的理想濾料 沸石是一種易得的非金屬礦物，其具有穩(wěn)定的硅(鋁)氧四面體結(jié)構(gòu)。沸石的多孔性、高比表面積和陽離子交換特性使得其在分子篩、化學(xué)催化、吸附和陽離子交換方面具有廣泛的應(yīng)用價值。通過適當(dāng)改性處理后，沸石的吸附和離子交換能力將更為突出。例如，通過熱酸浸泡，熱堿浸泡，焙燒改性，鎂鹽浸泡，β-環(huán)糊精改性，半胱胺鹽酸鹽改性等方式，可以改變天然沸石的物學(xué)特性，清理沸石孔道中的雜質(zhì)，提高沸石比表面積，從而提高沸石的吸附量。 三、沸石濾料吸附水中氨氮的試驗與效果 研究者通過在不同溫度下進行試驗，研究不同時間內(nèi)沸石濾料對水中氨氮的吸附量，進而得出反應(yīng)速率變化的規(guī)律和物質(zhì)濃度隨時間變化的規(guī)律。沸石對氨氮的吸附量隨時間而變化見。 并且通過試驗可知，隨著沸石濾料粒徑的增大，沸石濾料對氨氮的單位吸附量減小，由3.75mg·g-1減少到1.25mg·g-1，由此可見粒徑與沸石的吸附量成反比。這是由于隨著沸石濾料粒徑的減小，比表面積增大，吸附量也會隨之增加。

沸石濾料制備及在生物濾池處理污水的應(yīng)用

沸石濾料制備及在生物濾池處理污水的應(yīng)用 沸石種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有吸附分離、離子交換、催化、耐酸堿、耐輻射和比重小等特點，但天然沸石孔穴易被其他雜質(zhì)阻塞，相互連通的程度較差，造成其吸附能力較差；通過對沸石進行高溫活化處理，可以提高其水處理性能，因此活化后的沸石可以被用作吸附劑來去除水中的氨氮，重金屬離子以及某些陰離子污染物。 活化后的沸石其孔道連通性增強，孔隙率提高，有助于微生物的附著生長，可以將顆粒狀沸石用作曝氣生物濾池的濾料，由于顆粒狀沸石的形狀不規(guī)則，直接用作曝氣生物濾池的濾料，堆積過于密實，造成濾池水頭損失過大，曝氣不均勻，反沖洗周期短等缺點。對此，需要以天然斜發(fā)沸石為主要原料，添加粘合劑，成孔劑等制備出一種免燒型球型復(fù)合沸石生物濾料，該濾料孔隙率高，形狀規(guī)則，并能夠?qū)⒎惺奈胶碗x子交換性能與曝氣生物濾池的生物代謝功能有機結(jié)合起來，提高曝氣生物濾池處理污水的效果。 天然斜發(fā)沸石經(jīng)105-110℃下活化2h后冷卻，入球磨機球磨制得沸石粉，過80目標(biāo)準(zhǔn)篩，按一定比例添加成孔劑、粘合劑，混合均勻后，噴霧加水，利用手動成球機滾動成球，形成粒徑3-5m的規(guī)則球狀濾料，取出，入恒溫養(yǎng)護箱，保持溫度25℃，濕度99%，養(yǎng)護3-7d取出、漂洗，烘干后得成品。 對沸石進行適當(dāng)?shù)募訜幔梢允狗惺Y(jié)構(gòu)內(nèi)部的結(jié)合水及有機雜質(zhì)逸出，增加沸石的孔穴連通性，提高其吸附與離子交換性能，過高的溫度及過長的活化時間會造成沸石內(nèi)部孔洞坍塌而降低其吸附與離子交換性能；成孔劑添加量決定著復(fù)合沸石濾料的孔隙率的高低，但是過量的添加成孔劑勢必造成復(fù)合沸石濾料機械強度的降低；同時沸石粉的添加量決定著復(fù)合沸石濾料對氨氮的吸附容量。

沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用

沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用 近年來，由于沸石獨特的物理、化學(xué)特性，使得它在水處理各個領(lǐng)域中得到了越來越多的研究和應(yīng)用。沸石是一族含水鋁硅酸鹽礦物，一般可用化學(xué)式(M,N2)O2·Al2O3·nSiO2·mH2O表示，式中M、N2分別代表二價和一價的陽離子。在水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的主要是斜發(fā)沸石、絲光沸石、菱沸石等。沸石的粒徑有很多規(guī)格，大的可達幾cm，小的可到幾μm。沸石的基本結(jié)構(gòu)是以Si為中心，形成4個頂點有氧配置的SiO4四面體以及Al取代Si并置換成AlO4四面體的結(jié)合體，硅(鋁)氧四面體通過中間的氧原子相連接，在三維空間上可形成多種形狀的規(guī)則四面體構(gòu)成沸石的空穴或籠，這些空穴和籠以不同形式連接則構(gòu)成了沸石的孔道體系。在沸石的空穴和孔道中占據(jù)著陽離子和水分子。 沸石具有良好的離子選擇交換性能，特別是對氨離子，氨氮是給水處理中重點去除的對象之一。沸石還是一種極性吸附劑，可以吸附極性有機物，同時沸石對細菌還有富集作用，是一種理想的生物載體。利用生物沸石反應(yīng)器處理微污染原水，經(jīng)長期運行測試，生物沸石反應(yīng)器對氨氮、NO2-N、Mn、有機物、色度、濁度平均去除率分別為93%、90%、95%、32%、77%、72%。通過對比實驗表明，沸石具有和生物活性炭、生物陶粒一樣的性能，并在去除氨氮方面表現(xiàn)出更優(yōu)越的性能，為微污染水源水的凈化提供了一種新材料和途徑。 我國沸石資源豐富，分布廣，產(chǎn)量大，所以沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用有著其他礦物質(zhì)無法比擬的優(yōu)點，在水處理領(lǐng)域中有著很好的應(yīng)用前景。并且，在未來研究學(xué)者將沸石的吸附作用與其他技術(shù)相結(jié)合處理污水的有效方法，利用沸石獨特的特性聯(lián)合其他處理工藝，達到各自的優(yōu)勢互補。

沸石對生活污水氨氮處理的優(yōu)勢

沸石對生活污水氨氮處理的優(yōu)勢 水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象是指由于受到工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各方面人類活動的影響，大量氮、磷等無機營養(yǎng)物質(zhì)被排入湖泊、河塘等水體中，導(dǎo)致藻類和其他浮游生物迅速繁殖，水中溶解氧大幅度下降，水質(zhì)惡化，引起魚類及其他水生生物大量的現(xiàn)象。自然條件下水中的營養(yǎng)物質(zhì)也會逐漸積累，但整個過程十分緩慢，而人類的活動可加速這一現(xiàn)象的發(fā)生。在江河湖泊中發(fā)生的水體富營養(yǎng)化被稱作“水華”，在海洋中則被稱為“赤潮”。 氮是組成自然界的主要元素之一，氮氣是其的存在形式。在自然條件下，氮氣分子可以轉(zhuǎn)化成多種含氮的化合物。自然界中的氮源可以分為兩大類，一類是以氨基酸、蛋白質(zhì)、尿素、多肽等為主的有機氮，主要存在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中使用的有機肥、牲畜糞便、植物秸稈以及食品加工、印染等工業(yè)活動產(chǎn)生的廢水中；另一類是以氨氮、和鹽為主的無機氮，主要來源于有機氮的分解、轉(zhuǎn)化。氨氮對人類活動有一定的危害，具體在于：氮元素是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素之一。當(dāng)氨氮廢水進入水體超過一定濃度時，會引起水中藻類和浮游生物大量繁殖，消耗水中的溶解氧，使魚類和其他水生生物因為缺氧而大量。 由于沸石中的孔穴和孔道被水分子填充，當(dāng)沸石架構(gòu)中的水被去除后，形成內(nèi)表面積很大的孔穴，產(chǎn)生較大的擴散力，可吸附并儲存大量的分子，其吸附量遠遠超過其他物質(zhì)，故可用作性能良好的吸附劑。沸石晶格內(nèi)部的孔穴和孔道體積占沸石晶體總體積的50%以上，且尺寸固定，形狀規(guī)則，孔穴之間通過開口的通道彼此相連，并與外界溝通，其填充的水分子含量隨外界的溫度和濕度的變化而變化。離子交換性能是沸石的另一個重要的特性。沸石的孔穴中K 、Na 、Ca2 等陽離子及水分子與架構(gòu)結(jié)合不緊密，極易與周圍水溶液中的陽離子發(fā)生交換作用，交換后的沸石晶格結(jié)構(gòu)也不被破壞。沸石的離子交換表現(xiàn)出明顯的選擇性，其主要與沸石孔穴大小、硅鋁比的高低以及陽離子的性質(zhì)有關(guān)。