氮和磷是引起水體富營養(yǎng)化的2種關(guān)鍵營養(yǎng)元素。廢水中的氮和磷主要以銨和磷酸鹽的形式存在。吸附法是一種可以有效去除廢水中銨和磷酸鹽的方法，應(yīng)用吸附法去除廢水中銨和磷酸鹽的一個關(guān)鍵技術(shù)問題是選擇合適的吸附劑材料.沸石是呈骨架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽晶體，沸石硅氧四面體晶體結(jié)構(gòu)中的硅離子被鋁離子部分置換，使得沸石骨架帶有過剩的負(fù)電荷，這些過剩負(fù)電荷通常由一價或二價陽離子(Na+、K+、Mg2+和 Ca2+等)所平衡。因此，沸石具有較強(qiáng)的陽離子交換能力。近年來，利用沸石的離子交換特性去除水中銨的研究較多。但是沸石對水中磷酸鹽的去除能力卻非常有限。目前已有研究表明，無定形氫氧化鋯、鋯負(fù)載纖維吸附劑和鋯負(fù)載橙子廢物凝膠對水中的磷酸鹽具有很強(qiáng)的吸附能力。

實(shí)驗(yàn)所用天然沸石產(chǎn)自河北省圍場縣，該天然沸石的陽離子交換容量為 1300~1800mmol/kg，Si/Al 物質(zhì)的量比為 4.25~5.25.X射線衍射分析結(jié)果表明，該天然沸石的主要礦物成分為斜發(fā)沸石、絲光沸石和二氧化硅，它們的質(zhì)量含量分別為 66%、19%和 15%。天然沸石經(jīng)過研磨過篩得粒徑 <0.075 mm 的樣品備用。實(shí)驗(yàn)所需的KH2PO4、NH4Cl和ZrOCl2·8H2O等化學(xué)試劑均為分析純實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

通過標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行比對，可以發(fā)現(xiàn)鋯改性沸石含斜發(fā)沸石、絲光沸石和石英等礦物成分，并且沒有發(fā)現(xiàn)明顯的鋯氧化物或鋯氫氧化物特征衍射峰。這說明采用鋯對天然沸石進(jìn)行改性不會改變天然沸石的晶體結(jié)構(gòu)。

?鋯改性沸石對水中磷酸鹽和銨的去除率均隨吸附劑投加量的增加而增大。這是因?yàn)殡S著吸附劑投加量的增加可供吸附的活性點(diǎn)位增加，從而使得被吸附的吸附質(zhì)總量隨之增加。鋯改性沸石對水中磷酸鹽和銨的單位吸附量隨著吸附劑投加量的增加而降低。

當(dāng)水中的pH值由3增加到pHZPC時,鋯改性沸石表面所帶的正電荷隨之下降,使水中磷酸根離子向吸附劑表面遷移的量減少,從而導(dǎo)致鋯改性沸石對水中磷酸鹽的吸附能力下降.當(dāng)水中的 pH 值繼續(xù)升高(高于氫氧化鋯的pHZPC)時,沸石的表面攜帶更多的負(fù)電荷,吸附劑與水中磷酸根離子間的靜電排斥力增強(qiáng),這不利于水中陰離子向吸附劑表面的遷移,從而導(dǎo)致鋯改性沸石對水中磷酸鹽的吸附能力下降。

鋯改性沸石對水中磷酸鹽和銨均具有很好的吸附能力。鋯改性沸石對水中磷酸鹽的吸附能力隨著pH的增加而降低。當(dāng)pH4~8時，鋯改性沸石對水中銨的吸附能力較高；當(dāng)pH低于4或高于8時，對銨的吸附能力下降。另外，鋯改性沸石吸附水中磷酸鹽的主要機(jī)制是陰離子配位體的交換，吸附水中銨的主要機(jī)制是與沸石中可交換陽離子的離子交換。