復合改性沸石對氨氮廢水的處理研究

常聞捷+曲珍杰+劉樹洋+姜偉立

摘要：本研究對沸石進行氯化鈉浸漬處理，再通過超聲波技術進行復合改性，進一步考察沸石吸附性能隨吸附時間、溫度等因素的影響，比較了人工沸石與復合改性沸石對氨氮吸附性能的優劣。結果表明，在沸石投加量為50g/L、吸附時間60min、25℃條件下，聯合功率為200W的超聲波強化后，氨氮吸附性能可提升至92%以上。

關鍵詞：沸石改性；超聲波；氨氮廢水；吸附

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0147-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.070

Abstract： In this study， the zeolite was modified by NaCl impregnation， then modified by ultrasonic technology. Then， the effects of adsorption time and temperature on adsorption ability of modified zeolite were studied. Also， Comparison of the adsorption properties was done between artificial zeolite and modified zeolite. The results show that the adsorption performance can increase to 92% under the condition of 50g/L zeolite dosage， 60minutes adsorption time and 200W joint power of ultrasonic intensification.

Key words： Zeolite modification； Ultrasonic； Ammonia nitrogen wastewater； Adsorption

氨氮廢水中氮主要以游離氮（NH3）和氨離子（NH4+）的形式存在[1]，經微生物作用后極易轉化為硝氮和亞硝氮，具有一定毒性。工業氨氮廢水通常多采用吸附法去除[2]，吸附作用是不相溶的兩相，某一組份或者某幾種組份在界面相中的濃度大于體相的一種積聚現象[3]。沸石作為吸附材料對陰陽離子均具有將強的選擇吸附性能[4，5]，由于強度高、成本低、耐磨性強等特點，大量的研究者對沸石的吸附效果進行了廣泛研究[6-8]。

1 材料與方法

本試驗采用氯化鈉浸漬、超聲聯合改性的方式對沸石進行處理，考察沸石吸附性能隨吸附時間、溫度等因素的影響。設備主要由機械攪拌裝置、超聲波發生器、溫控恒溫水浴加熱鍋等部件組成，另制備1000 mg/L的氨氮標準液，儲備待用。

2 結果與討論

2.1 吸附時間與溫度的影響

取多份標準液分別加入2～6g沸石，在15～40℃條件下分別反應20～100min，分別采用200r/min恒溫攪拌與200W超聲下進行改性吸附。在達到反應時間后快速取上清液過濾，觀察氨氮的去除率。結果顯示，反應溫度宜選取25℃，吸附時間宜為60～90 min之間。

2.2 沸石改性的影響

采用氯化鈉溶液對沸石進行復合改性處理，將處理后的沸石各取5g放入100mL標準液中，在25℃恒溫攪拌和200W超聲的聯合作用下反應至吸附平衡。隨著改性氯化鈉濃度的升高，氨氮去除效率由74%提升至92%。主要原因是由于改性沸石中Ca2+、Mg2+等離子被Na+離子替代，NH4+離子交換作用增強，氨氮去除率提高。

2.3 SEM與BET表征分析

通過掃描電鏡（SEM）和比表面積分析儀（BET）對改性后沸石的結構進行表征。經氯化鈉改性后，沸石的表面粗糙度增加，比表面積由17.1m2/g提升至19.2m2/g，平均吸附孔徑由0.897nm提升至0.901nm。通過聯合超聲處理后，沸石表面結構更加規整，比表面積提高到23.7m2/g，平均吸附孔徑提升至1.037nm。

3 結論

通過對沸石吸附性能隨吸附時間、溫度等因素的研究發現，在60～90min吸附時間、25℃條件下，沸石能夠達到最大吸附量。在引入超聲波改性的條件下，去除效率提高5%～10%。使用氯化鈉聯合超聲協同復合改性后，沸石結構明顯改善，比表面積和平均吸附孔徑均顯著增加，吸附性能明顯提升，氨氮吸附效率可提升至92%以上。

參考文獻

[1] 劉莉峰， 宿輝， 李鳳娟等. 氨氮廢水處理技術研究進展[J].工業水處理，2014，（11）：13-17.

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[8] Lin L， Lei Z， Wang L， et al. Adsorption mechanisms of high-levels of ammonium onto natural and NaCl-modified zeolites[J]. Separation & Purification Technology， 2013， 103 （15）： 15-20.

作者簡介：常聞捷（1984-），男，碩士，工程師，研究方向為流域水環境管理、水污染控制、環境化學。