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改性沸石处理含氨氮废水
< br>NH3-N
是高耗氧性物质，每毫克
NH3-N
氧化成硝酸盐要消耗
4157mg
的溶解氧，较
高的
氨氮浓度会直接导致水质的黑臭。作为一种无机营养物质，
NH3-N
还是引起海洋、湖泊、河
流及其它水体富营养化的重
要原因，
对鱼类及某些水生生物有毒害。
桂林某旅游景区的污水
处理系统原设计水量为
180m3/d
，投入使用后，由于实际服务人口增加，导致水量增加。该
污水处理工艺未设污泥处理系
统，长期以来，沉淀池的污泥通过排入化粪池达到减量目的。
以上原因导致该工艺在运行
三年后出水氨氮严重超标，
污染周围水体，
急需脱除水中的氨氮
。
对于氨氮废水的处理，用常规的生物化学方法去除氨氮效率低、周期长、成本高；
用活性炭
吸附、
磷酸铵镁沉淀等物理化学方
法也因其工艺本身的缺陷、
成本高等原因而无法广泛应用。
因此
，
寻求高效、切实可行的去除氨氮的方法十分必要。
近年来，<
/p>
国内外开展了用沸石去除
水中氨氮的研究。沸石是一种廉价的无机
非金属矿物，利用它去除水中的氨氮具有效率高、
工艺简单、易再生、处理成本低等特点
。沸石在水处理中的应用已得到广泛关注。
一、实验部分
1
、材料
沸
石：采用
α
改性沸石，其红外光谱见图
1
。根据其粒径大小分为粗
(016
～
110mm)
、
中
(0125
～
016mm)
、细<
/p>
(0118
～
0125mm)3
种。其化学成分及其含量
(wB)
为
SiO267199%
，
TiO20123%
，
Al2O313125%
，
Fe2O30167%
，
MnO0116%
，
CaO2192%
，
MgO0189%
，
K2O1127%
，
Na2O2165%
，
P2O501
013%
。含氨氮废水：取自某旅游景区的高浓度氨氮废水，其水质为
< br>ρ
(CODCr)=200
～
2
50mg/L
，
ρ
(NH32N)=1
40
～
150mg/L
，
pH=615
～
715
。<
/p>
2
、试剂与仪器
主要试剂：碘化钾、氯化汞、四水合酒石酸钾钠、氯化钠、氯化铵、氢氧化钾、氢氧化
钠、硫酸等，均为市售分析纯级化学品。
3
、实验方法
氨氮的分析方法采用纳氏试剂比色法
(GB7479-87)
测定。
11312
实验方法静态实验：采
用静态搅拌吸附实验法。
由改性沸石和某旅游小区污水构成固液两相系统，
设定搅拌器的转
速，改变起始氨氮质量浓度、
pH
值、改性沸石的粒径、改性沸石的投加量，进行静态吸附
反应，
然后测溶液中的剩余氨氮浓度。
动态实验：在内直径为
19mm
的有机玻璃柱中，装入一定高度的改性沸石，使试水以某
一滤速持续通过沸石柱，连续测定出水氨氮浓度，观察沸石的除氨效果。
二、结果与讨论
静态实验
改性沸石粒径和反应时间对
氨氮去除效果的影响称取国投盛世粗沸石、
中沸石和细沸石
各<
/p>
20g
置于盛有
300mL
实验废水的烧杯中，废水氨氮浓度为
145146mg/L
< br>。进行搅拌吸附实
验，分别在
015
、
1
、
115
、
2
、
215h
< br>取样，测氨氮值。从测定结果
(
图
2)
可以看出，各组改
性沸石对
NH
+4
的吸附量均随反应时间延长而增加，但在同一时间段小粒径改性沸石要比大
粒径改性沸石的吸附效果好，反应时间为
2h
时
，粗、中、细改性沸石对氨氮的去除率分别
为
86125%
、
89100%
、
90125%
。改性沸石粒径对除氨氮效果有一定的影响，这是由于在相同
的实验条件下，改性沸石粒径越小，其表面积相对越大，水中
NH+4
与其接触的几率越大，
反应出来的交换速率越大。而粒径大的沸石在吸
附
NH+4
过程中易在沸石的外表面达到动态
< br>吸附平衡，和空隙内的动态离子交换平衡，因此表现出粒径大的沸石对氨氮的吸附量偏低。
尽管粒径小的沸石吸附量相对较大，
但由于其堆积密度大，
导致水流通过时产生的水头损失
大，为方便后续实验的进行，在以下的实验中采用粗
沸石作为实验材料。
投加量对改性沸石脱铵效果的影响
称
取粗沸石
1
、
2
、
3
、
4
、
5g
，置于盛有
300mL
、氨氮浓度为
145146mg/L
小区污水的烧
杯中，进行搅拌吸附实验，
2h
后测水
中的氨氮值。从图
3
可以看出，沸石投加量在
< br>1
～
3g
时，
< br>沸石的去除率与沸石投加量呈正相关关系，
即氨氮的去除率随沸石投加量的增加而
增长。
沸石投加量达到
3g
后，
氨氮去除率逐渐趋于平缓。
实验结果表明，
只
需
4g
此改性沸石就可
使
300mL
的小区污水的氨氮达标排放。
原水氨氮浓度对改性沸石脱氨效果的影响取
< br>1g
粗沸石放入
6
个盛有
200mL
、氨氮浓度
分别为
11112
、
21131
、<
/p>
30189
、
42156
、
51142
、
62116m
g/L
的稀释废水的烧杯中，在常温下
进行搅拌吸附实验。固定
转速为
100r/min
，搅拌
2h<
/p>
后测定水样中剩余氨氮的浓度分别为
0110
、
0121
、
3123
、
12186
、
2414
7
、
29187mg/L
，结果如图<
/p>
4
所示。
<
/p>
1g
改性沸石对氨氮的吸附量可达到
12
192mg
。
沸石对氨氮的吸附量随原水中氨氮含量的
增加而增加。实验所得数据经
Langmuir
和
Freundlich
等温线拟合，
Langmuir
吸附平衡模
式对改性沸石吸附氨氮过程的拟合
(R2=019997)
要优于
Fre
2undlich
吸附平衡模式对改性沸
石吸附氨氮过程的拟合
(R2=018119)
。
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