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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、吸附動力學和動態吸附,并進行了改性沸石的動態脫附研究。結果表明,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據。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之一,是水體富營養化的一種主要污染物。在水污染較嚴重的地區,執行越來越嚴格的標準,如江蘇省在太湖地區污水處理廠氨氮排放限值執行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,影響其大規模應用。近年來,國內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。

沸石在美國給動物吃了30年,當作藥做人體實驗有13年。被FDA(食物藥品監督管理局)列入GRAS名單內(Generally recognized assafe)認定是安全的。被美國航空航天局NASA認證并應用于研究，是一個被國際化妝品原料詞典ICID記錄(記錄編號:19488,高科技添加物) 的經驗證為安全的無機物。

沸石的安全性已被俄羅斯衛生i部進行分析所確認可以使用在食品和醫i療實踐，同時也被世界紅十字會俄羅斯分會認可，同意將紅十字標志用于該國以沸石為主要元素的膳食補充劑產品的商標中。

天然沸石經過改性，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，從而提高其使用價值。改性沸石包括范圍很廣，從經簡單的離子交換處理直到結構完全崩塌而得到的產品都屬改性沸石范圍。沸石改性技術有兩種類型：一類是對沸石骨架元素的改性，另一類是對非骨架元素的改性。對骨架元素的改性包括酸堿處理改性等，對非骨架元素的改性包括離子交換改性、沸石內配位化學、表面活性劑改性等。本文只對常用改性方法做簡單介紹。

酸堿處理改性酸改性，即用無機酸或有機酸處理分子篩，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。根據分子篩耐酸性的差異，采用不同濃度的酸進行骨架脫鋁。沸石經酸處理改性后，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的性能。