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(wèn)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。

微波改造沸石環(huán)境材料的表征與脫氮效果

通過(guò)添加不同類型助劑對(duì)天然沸石進(jìn)行微波改造制備環(huán)境材料,并研究其對(duì)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(duì)氨氮的去除效果順序?yàn)?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(dú)微波沸石原沸石.孔徑測(cè)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(guò) SEM,XRD等手段對(duì)微波改造前后的沸石表征,微波改造過(guò)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(qiáng)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(yīng),與常規(guī)的加熱方式不同,微波加熱能在不同的深度同時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng),使得加熱快速均勻,縮短加熱時(shí)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(gòu)、可控酸位及酸密度等獨(dú)i特物理化學(xué)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(yáng)離子、水分等,使得其吸附性能有所降低,因而可通過(guò)對(duì)天然沸石進(jìn)行改造以擴(kuò)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(duì)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(gòu)與其吸附能力方面的關(guān)系。

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。

沸石用于養(yǎng)殖業(yè)廢水處理 Cintoli[27]利用沸石預(yù)處理養(yǎng)豬廢水，當(dāng)含氨氮1500mg/L的養(yǎng)豬廢水經(jīng)過(guò)沸石處理后，氨氮降到300～400mg/L，從而降低了廢水NH4 -N對(duì)UASB中生物 的毒性，提高了沼氣的產(chǎn)量。Sanchez和Milan等[28]采用了相反的工藝路線，他們先使用UASB和AFBR降解養(yǎng)豬廢水中的高濃度有機(jī)物，后采用天然沸石去除出水中的氨氮，效果也很明顯。Mlian等[29]用天然沸石處理養(yǎng)牛廢水，當(dāng)天然沸石粒徑1.0～3.0mm、濾速為7m3/m2?h時(shí)，出水氨氮去除效果較好。