鈉化沸石去除稀土礦區廢水中氨氮性能及機制研究

王玉榮,周志高,丁昌峰,張桃林,王興祥①

(1.中國科學院土壤環境與污染修復重點實驗室/ 南京土壤研究所,江蘇 南京 210008;2.中國科學院大學,北京 100049)

離子型稀土礦開采過程中使用硫酸銨浸礦會產生大量的氨氮廢水,如果不能有效處理,將增加水體氨氮污染風險[1]。即使閉礦多年,殘留在山體和土壤中的硫酸銨等通過淋溶和滲漏作用進入地表水,仍然會導致稀土礦區地表水氨氮濃度等嚴重超標。離子稀土礦區廢水有酸性、低碳、氨氮濃度變化大、水量大等特點[2],如江西定南嶺北稀土礦區龍頭流域水體中ρ(氨氮)為12.2～200 mg·L-1,pH均值為5.53[1]。且礦區廢水中高濃度硫酸鹽會抑制微生物生長,限制生物處理工藝的應用效果[3]。

離子交換法是常用的氨氮去除方法[4],其限制條件少,去除率高、成本低[5],適用于礦區廢水中氨氮去除或小流域氨氮超標水流過程應急攔截,目前常用的氨氮吸附材料主要有沸石[6]、生物質炭[7]、硅藻土[8]等,其中沸石對氨氮有一定的選擇性吸附能力,吸附效果好,成本低廉[6],但天然沸石的吸附容量有限,實際應用中沸石用量較大。

沸石改性能一定程度提升沸石的氨氮吸附容量[9],常用改性方法包括高溫煅燒、酸堿改性[10]、鹽改性[11]等。高溫煅燒能去除沸石孔道中的雜質以減少其對污染物的吸阻能力[10],但煅燒可能會破壞沸石的晶體結構[12]。酸堿改性能改變沸石硅鋁比,并溶解孔道中的一些非晶態物質,擴大氨氮吸附容量,但應用時易造成沸石結構坍塌,引發操作安全和二次污染問題[11]?！?br>