维普资讯 http://www.cqvip.com 第２４卷第２期 ２００６年４月 文章编号：１００４—３９１８（２００６）０２—０２９４—０２ 河南科学 Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２００６ ＨＥＮＡＮ ＳＣＩＥＮＣＥ 沸石改性吸附氨氮的试验研究 冯灵芝， 买文宁， 吴连成 （郑州大学环境与水利学院，郑州摘４５０００２） 要：比较了在不同改性条件下沸石对氨氮的去除效果，结果表明：ＮａＣ１改性效果明显，６％盐溶液浓度改性沸石 氨氮去除率可迭９５．３％；酸浸改性沸石吸附性能明显优于碱浸改性沸石；在２ｈ的浸泡时间下，酸溶液浓度 升高，改性沸石的氨氮吸附效果降低． 关键词：改性沸石； 吸附；氨氮 中图分类号： ｘ ７０３．１ 文献标识码：Ａ 沸石是一种架状结构的硅铝酸盐，其内部有许多大小比较均匀的孔道和通道．孔容积有时可达沸石体 积的５０％以上，具有较好的吸附和离子交换性能．且沸石在我国资源丰富ｌｌｌ，成本低廉，用沸石离子交换法 脱除废水中的铵是可行的．沸石脱氨氮的经济性主要由预处理和再生工艺决定，本文采用浙江缙云斜发沸 石进行化学改性预处理，比较了不同改性条件下沸石吸附氨氮效果，并对其去除规律进行了初步研究，以期 找到适当的预处理方法，提高沸石的吸附容量，使沸石在除氨氮方面将得到更广泛的应用． １试验材料及改性方法 ｏ ；１．１试验材料试验选用浙江缙云天然斜发沸石，粒径取１Ｏ～２Ｏ目、２Ｏ ４Ｏ目．改性剂：ＮａＣ１、ＮａＯＨ、ＨＣ１ 改性方法一：分别将一一定量沸石和１５０ｍｌ不同浓度ＮａＣ１溶液置于锥形瓶中，振荡浸 均为分析纯．试验仪器：酸度计、氨气敏电极、电磁搅拌器、摇床振荡器． １－２改性沸石的制备一泡２４ｈ后倒出上清液，并用去离子水清洗，然后将沸石在１０５￣Ｃ下烘干制得改性沸石［３１．改性方法二：首先将 定量沸石分别放入盛有浓度为１ｍｏｌ／Ｌ的ＨＣ１和ＮａＯＨ的锥形瓶中，振荡浸泡１２ｈ，用去离子水清洗，然后 将浸泡好的沸石分别放入盛有ＮａＣ１的烧杯中再浸泡２４ｈ，倒出上清液，再用去离子水清洗，最后将沸石在 １０５℃下烘干，密封保存 ．改性方法三：首先将一定量沸石和１５０ｍｌ不同浓度的盐酸溶液置于锥形瓶中，振 荡浸泡２ｈ后倒出上清液，用去离子水清洗，然后将浸泡好的沸石分别放入６％ＮａＣ１溶液中再浸泡２４ｈ，倒出 上清液，再用去离子水清洗，最后将沸石在１０５℃下烘干制得改性沸石 ． １．３试验方法在２５０ｍｌ的带塞锥形瓶中加入１００ｍｌ的氨氮废水和５．Ｏｇ改性沸石，在一定温度下固定转 速振荡１２ｈ，静置３０ｍｉｎ，取上清液测定剩余氨氮浓度． １－４测定方法采用氨气敏电极法Ｉ ｌ测定氨氮浓度． ２结果与讨论 ２．１ ＮａＣＩ的改性按试验方法１＿３测定经不同浓度ＮａＣ１溶液 改性后的沸石（１０—２０目）对氨氮的去除效果，结果见图１． 由图１可见，随着ＮａＣ１溶液浓度的提高，改性沸石对氨氮的 去除率呈逐渐上升趋势，当ＮａＣ１溶液浓度为６％时，改性沸石对 氨氮的去除率已达到９５．３％，比天然沸石提高约１６．７％，改性效 浓度ＮａＣ１ 果非常明显．这表明ＮａＣ１改性明显提高了沸石对氨氮的去除 图１ 不同浓度ＮａＣ１改性沸石去除氨氮的效果 率和吸附容量，选择６％～１０％的ＮａＣ１溶液浓度改性效果好，改性 剂用量少，成本低． Ｆｉｇ．１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｚｅｏｌｉｔｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＮａＣＩ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ａｍｍｏｎｉａ－ｎｉｔｒｏｇｅｎ ２．２酸浸改性沸石和碱浸改性沸石吸附氨氮效果收稿日期：２００５—１１－１６ 采取改性方法二制得两种改性沸石（酸浸改性沸石和碱 基金项目：河南省重点科技攻关计划项目（０２２４６６００３１） 作者简介：￣（１９８１－），女，河南夏邑人，郑州大学硕士研究生，主要从事水污染控制理论与技术方面的研究． 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年４月 沸石改性吸附氨氮的试验研究 表１ 改性沸石去除氨氮效果比较 ——２９５—— 浸改性沸石），考察其对氨氮吸附效果，并与６％盐 溶液改性沸石、天然沸石相比较．由表１结果可 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｚｅｏｌｉｔｅ ｏｎ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ａｍｍｏｎｉａ—ｎｉｔｒｏｇｅｎ 知，沸石粒径越小（目数越大），吸附氨氮效果较 好：酸浸改性沸石吸附氨氮容量和氨氮去除率均 比天然沸石高，而碱浸改性沸石吸附效果较改性 前吸附容量和氨氮去除率均有所下降．这是由于 天然沸石的某些孔道被堵塞而不能吸附，或是某 些位置被一些迁移性低的离子占据，经过酸处理 可溶解杂质清理孔道并将难交换离子部分置换出 来，能有效提高沸石的比表面积［４１，这使得酸浸沸 石对氨氮的去除效果较天然沸石好；碱浸改性沸石活化效果不 好的原因除了天然沸石的构造因素外，主要是改性沸石呈现碱 性，在吸附氨氮平衡后，上清液ＤＨ在８．５—９．５之间，使得吸附氨 氮效果变差．理论上，酸浸改性沸石去除氨氮效果要优于ＮａＣ１ 改性沸石，试验结果却略低于６％盐改性沸石，是因为Ｈ 在沸石 结晶构造中占据了部分吸附活性中心，在吸附水中氨氮过程中， 与ＮＨ４＋存在竞争吸附，影响了沸石对氨氮的去除效果． ２．３酸溶液浓度对改性沸石的吸附效果影响按改性方法三， 图２不同浓度酸浸改性沸石去除氨氮效果 ｇ，２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｚｅｏｌｉｔｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＨＣ１ 在酸浸泡时间２ｈ下，考察不同酸浓度下改性沸石（１０—２０目）去 Ｆｉ除氨氮效果，结果见图２．结果表明：随着盐酸溶液浓度的增 ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ａｍｍｏｎｉａ－ｎｉｔｏｇｅｎ ｒ加，酸浸改性沸石对氨氮去除率呈下降趋势，当盐酸溶液浓度为０．０５ｍｏｌ／Ｌ时，氨氮去除率接近ＮａＣＩ改性沸 石．这说明在改性过程中，酸液预浸泡并不能改善沸石对氨氮的去除效果；在２ｈ浸泡时间下，降低酸溶液 浓度，可以降低Ｈ 与ＮＨ４＋的竞争吸附作用，使无机酸主要起去除杂质清理孔道和置换部分阳离子的作用． ３结论 （１）用ＮａＣ１改性处理斜发沸石能明显提高沸石对氨氮的去除率，随着盐溶液浓度增大，改性沸 吸附 氨氮效果逐渐＿卜升，并趋于稳定，适宜的盐溶液浓度为６％～１０％；（２）酸浸改性沸石对氨氮的去除效果明显 优于碱浸改性沸石；（３）酸液预浸泡不能改善沸石对氨氮的吸附性能，且在２ｈ浸泡时间下，随着酸溶液浓度 升高，改善沸石的氨氮吸附效果降低． 参考文献： 【１］刘斐文，王萍．现代水处理方法与材料【Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，２００３． 【２］江晶，宁平，普红平．改性沸石去除水中低浓度氨氮的研究［Ｊ］．安全与环境学报，２００４，４（２）：４０－４３． 【３］夏丽华，董秉直，高乃云，等．改性沸石去除氨氮和有机物的研究［Ｊ］． 济大学学报（自然科学版），２００５，２２（１）：７８—８２ 【４］马小隆，刘心悦，周光柱．沸石和膨润士的结构、改性及在废水处理中的应用【Ｊ］．山西能源与节能，２００４，４：２３—２６． 【５］ 国家环境保护局．水和废水监测分析方法（第三版）【Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，１９８９． Ｔｅｓｔ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｍｍｏｎｉａ－ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｕｓｉｎｇ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｚｅｏｌｉｔｅ ＦＥＮＧ Ｌｉｎｇ—ｚｈｉ，ＭＡＩ Ｗｅｎ・ｎｉｎｇ，ＷＵ Ｌｉａｎ・ｃｈｅｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｏｒｎｍｅｎｔａｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｍｍｏｎｉａ．ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｗｉｔｈ ｚｅｏｌｉｔｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｚｅｏｌｉｔｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｂｙ ＮａＣ１ ｈａｄ ｂｅｔｔｅｒ ａｄｓｏｒｂａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ＮＨ４－Ｎ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＮａＣｌ ｗａｓ ６％．ＮＨ４十一Ｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ９５－３％．Ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ａｃｉｄ．ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｚｅｏｌｉｔｅ ｔｈａｎ ｂｙ ｂａｓｅ．ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｚｅｏｌｉｔｅ；ｂａｓｅｄ ｏｎ ２ｈ ｓｏａｋｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｎ ｔｈｅ ＨＣ１ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｉｄ ｃｏｕｌｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｉｄ—ｍｏｄｉｉｅｄ ｚｅｏｌｆｉｔｅ ｔｏ ａｍｍｏｎｉａ—ｎｉｔｒｏｇｅｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｚｅｏｌｉｔｅ；ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；ａｍｍｏｎｉａ－ｎｉｔｒｏｇｅｎ
