復合改性沸石對生活污水中氮磷吸附效果的研究

陸璐 張冬翠

摘 要：沸石作為一種廉價的無機非金屬的礦物，對生活污水中的氮磷具有一定的吸附能力，由于天然沸石對氮磷的吸附效果有限，所以需經過物理化學的方法通過提高沸石的空隙率和陽離子交換容量，來達到有效去除污水中氮磷的目的，故本文采取復合改性沸石對含氮磷廢水進行研究，試驗結果表明：氯化鈉質量分數為5%、煅燒溫度為400℃制得的復合改性沸石，對氨氮去除率可達到74.2%；鑭改性沸石再進行高溫處理，對磷去除率為86%。天然沸石經復合改性后對于氮磷的去除率大大提高。

關鍵詞：天然沸石 復合改性沸石 吸附 氨氮 磷

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（a）-0092-02

當前隨著工業及社會經濟的高速發展，水污染問題愈發嚴重，氮磷含量是導致水環境污染的重要影響因素，對于氨磷廢水的處理，用常規的生物化學方法去除氨磷，周期長，效率低，成本高，用吹脫法，折點加氯，化學沉淀等物理化學方法也因其成本較高及自身存在的工藝缺陷而無法推廣使用，近年來，國內開展利用沸石去除水中氮磷的研究。天然沸石對氮磷的吸附效果有限，需經物理化學的方法進行沸石改性，來達到有效去除污水中氮磷的目的，本文將復合改性沸石與天然沸石對氮磷的去除效果進行比較。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

天然沸石、復合沸石（復合沸石的制備見1.2.2與1.2.4）。

1.2 實驗方法

1.2.1 天然沸石對廢水中氨氮的吸附效果

（1）吸附等溫線。

分別稱取質量為1g預處理后的沸石，將其置于數支錐形瓶中，其后向錐形瓶內倒入100mL濃度為10、20、30、40、50、60、70、80、90、100mg/L的氨氮溶液。將各錐形瓶置于恒溫搖床中，在轉速為135r/min情況下反應100min，測定不同濃度下天然沸石對氨氮吸附量。

（2）吸附動力。

稱取1g預處理后的沸石置于數支錐形瓶中，然后向錐形瓶中倒入100mL濃度為15mg/L的氨氮溶液。在恒溫搖床中以轉速為135r/min的進行震蕩，在不同時間取出樣品，取上清液測出含氨氮濃度，計算氨氮去除率以及吸附量。

1.2.2 復合沸石對污水中氨氮的吸附效果

（1）復合沸石的制備。

稱量8g預處理后的沸石放入錐形瓶中，然后向錐形瓶中倒入100mL質量分數為5%的NaCl溶液。將錐形瓶置于恒溫搖床中，在轉速為135r/min情況下接觸反應12小時。待反應結束，用去離子水沖洗沸石的表面直至其為中性，然后置于烘箱內烘干備用。取數組氯化鈉改性沸石，置于馬弗爐中分別用不同的溫度（100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃）煅燒1h進行改性處理，反應結束后待其冷卻至室溫，密封保存備用。

（2）實驗方法。

分別稱取鹽熱復合改性沸石0.5g投入到盛有100mL濃度為15mg/L的氨氮溶液中，放入恒溫振蕩器振蕩100min，反應結束后將上清液抽濾，溶液剩余氨氮濃度通過上述實驗方法操作，考察不同溫度下氯化鈉改性沸石對氨氮的吸附情況。

1.2.3 天然沸石對污水中磷的吸附效果

（1）吸附等溫線。

稱取1g預處理后的沸石，將其分別置于數支錐形瓶中，然后向錐形瓶中倒入100mL濃度分別為10、20、30、40、50、60、70、80、90、100mg/L的磷溶液。將各錐形瓶置于恒溫搖床中，在轉速為135r/min情況下反應100min。反應結束后用0.45μm的濾膜過濾上清液，用鉬銻抗分光光度法測定濾液的吸光度，計算得出不同磷濃度下天然沸石對磷酸鹽的吸附量。

（2）吸附動力學。

稱取1g預處理后的沸石，將其分別置于數支錐形瓶中，然后向錐形瓶中倒入100mL濃度為5mg/L的磷溶液。將各錐形瓶置于恒溫搖床中，在轉速為135r/min情況下分別反應不同時間。反應結束后用0.45μm的濾膜過濾上清液，用鉬銻抗分光光度法測定濾液的吸光度，計算出天然沸石對磷酸鹽的吸附量。

1.2.4 復合沸石對污水中磷的吸附效果

（1）復合沸石的制備。

稱取10g天然沸石置于錐形瓶中，然后倒入5g氯化鑭和100mL蒸餾水，搖勻，放置于恒溫搖床震蕩12h。反應結束后用2mol/L NaOH溶液調節溶液pH值至10，再使用蒸餾水對固體表面進行清洗直至上清液pH為7，將改性沸石放置于105℃烘箱中烘干，而后放入馬弗爐中，在100℃～700℃溫度下焙燒1h，冷卻密封保存。

（2）實驗方法。

稱取1g復合改性沸石投入到盛有100mL濃度為5mg/L的磷酸鹽溶液中，按照上述實驗方法操作，研究復合改性沸石對磷的吸附效果。

2 實驗數據分析

2.1 天然沸石對氨氮的吸附效果分析

試驗表明，隨著氨氮初始濃度不斷增加，天然沸石吸附氨氮含量不斷提升。

天然沸石吸附氨氮的動力學變化趨勢基本符合“快速吸附，緩慢平衡”的特點。在氨氮濃度為15mg/L情況下，吸附平衡時間為100min，平衡吸附量為1.08mg/g。

2.2 復合改性沸石對氨氮的吸附效果分析

試驗表明，質量分數為5%NaCl改性沸石在煅燒溫度為200℃～400℃范圍時，氨氮去除率隨著溫度的升高而逐漸增大。氯化鈉改性沸石經過高溫改性后，去除了沸石內部的雜質，提高了沸石的比表面積，當溫度高于400℃時，過高的溫度破壞了沸石內部的晶體結構，導致沸石吸附氨氮的性能的急劇下降。

2.3 天然沸石對磷的吸附效果分析

試驗結果表明，接觸時間為0～60min時，沸石對磷去除率隨著接觸時間的增加而提高，而后趨于吸附效果平緩，說明在吸附時間為60min時沸石對水中磷已達到吸附平衡。

2.4 復合改性沸石對磷的吸附效果分析

試驗結果表明，復合改性拓寬了沸石的孔道，內部有效吸附點位增多，從而提高了對水中磷的去除率，當復合改性溫度高于400℃時，沸石內部結構受到破壞，導致吸附磷的效果下降。

3 結論

天然沸石對于水中氮磷就有一定的吸附效果，在適宜條件下對天然沸石進行復合改性可大幅度提高對氮磷的吸附效果，實驗結論如下：（1）氯化鈉質量分數為5%、煅燒溫度為400℃制得的復合改性沸石，對氨氮去除率可達到74.2%；（2）天然沸石經鑭改性，煅燒溫度為400℃時，制成的復合改性沸石除磷率高達86%。

參考文獻

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