沸石是一族架狀結(jié)構(gòu)的多孔性含水鋁硅酸鹽礦物,?硅氧四面體是其基本單位,?其中?部?分Si4 +被Al3 +所取代,為了中和負一價的氧離子,就會有相應(yīng)的金屬陽離子加入其中,這些與晶格聯(lián)系較弱的堿金屬(堿土金屬)?和水分子極易與周圍水溶液中陽離子發(fā)生交換作用,因而沸石具有良好的離子交換選擇性能。又因沸石具有不同連接方式的的硅(鋁)氧四面體結(jié)構(gòu),沸石中便形成了大量的孔穴和孔道,因其表面積很大,大量分子進入其中,因而具有很好的吸附性能,故在污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。此外,沸石種類繁多,但以斜發(fā)沸石處理氨氮廢水效果最佳。研究人員用斜發(fā)沸石處理氨氮廢水均取得良好的效果。
在溫度298 K 下,取100 mL一定濃度的氨氮廢水于250 mL 錐形瓶中,向其加入一定質(zhì)量和粒徑的斜發(fā)沸石,將各錐形瓶置于空氣振蕩器中以 200 r /min的速度震蕩一定時間后靜置,取上清液,用納氏試劑分光光度法測定水樣的吸光度,由標準曲線計算出溶液中剩余氨氮濃度, 比較不同實驗條件下, 斜發(fā)沸石對氨氮吸附的影響,按下式計算氨氮去除率和斜發(fā)沸石對氨氮的吸附量:
隨著沸石粒徑的減小,斜發(fā)沸石對氨氮的去除率由 68. 31% 提高至 92. 71%,因為沸石粒徑越小,其比表面積越大,固液吸附接觸面增加,故對氨氮的去除率提高。粒徑小于74 μm 時,去除率達到最高。
沸石吸附氨氮是一種快速吸附、緩慢平衡的過程,在開始前 3 h,沸石對廢水中氨氮的吸附速率隨時間的延長而迅速增加, 斜發(fā)沸石對氨氮的去除率達到 92. 71% ,進一步延長反應(yīng)時間吸附速率增加緩慢, 這是因為當斜發(fā)沸石吸附溶液中的NH4+ 達到飽和后,溶液中會有離子交換和吸附平衡,此時延長時間也不能大幅度提高氨氮去除率,直至7 h后氨氮去除率保持不變,此時可認為,沸石吸附飽和,此時對氨氮的去除率為 93. 61%,因此選擇吸附時間為3 h。
?當斜發(fā)沸石用量由2 g /100 mL增加到7 g /100 mL時,氨氮去除率由60. 30%提升至92. 71% , 單位質(zhì)量斜發(fā)沸石對氨氮的去除率由6. 03 mg /g 降低為 2. 65 mg /g,由此可知, 當溶液中氨氮含量一定時,開始增加斜發(fā)沸石用量,可以使得去除率大幅提高, 但當溶液中氨氮的去除率增大到一定時,此時再增大斜發(fā)沸石用量,對氨氮的去除率影響甚微。當斜發(fā)沸石用量為7 g /100 mL時,氨氮剩余濃度為14. 58 mg /g,低于國家一級排放標準( GB18918-2002) ,可以達標排放。