沸石吸附法除氨氮

沸石对氨氮的去除以物理吸附作用与离子交换作用为主，其吸附作用具有“快速吸附，缓慢平衡”的特点。

1、吸附作用

在沸石的组成结构中，[SiO4]和[AlO4]以共角顶的形式联成硅铝氧格架，在格架中形成了许多宽阔的孔穴和孔道（占晶体总体积的50%以上），使得天然沸石具有比表面积大(通常在440～1030㎡/g)；天然沸石往往孔径均匀，因而可以产生“超孔效应”；在沸石表面所具有的强大色散力作用下,沸石孔穴中分布的阳离子和部分架氧所具有的负电荷相互平衡，使得沸石又具有较强的色散力和静电力作用；加之沸石所特有的分子结构而形成的较大静电引力，使沸石具有相当大的引力场，由以上四种因素的综合作用使得沸石具有很强的吸附性，与其他吸附剂相比，沸石具有吸附量大、高选择性和高效吸附等特点。

2、离子交换作用

离子交换是指沸石晶体内部阳离子与废水中 NH4+进行交换的化学过程：在硅(铝)氧四面体基本单元中，部分氧原子的价键未得到中和，使整个四面体基本单元带有部分的负电荷，为达到电性中和，该四面体基本单元中缺少的正电荷会由附近带正电的金属离子阳离子（如 K+、Na+、Ca2+、Mg2+）来补偿；废水中的 NH4+直径小于沸石的孔穴通道直径，通过沸石的吸附作用容易进入孔穴到达沸石表面,并与沸石晶格中金属离子阳离子发生交换并将其置换下来，而且离子交换后的沸石并不发生结构变化，这使沸石具有离子交换特性。废水中 NH4+与沸石中金属离子阳离子发生交换反应，使废水中 NH4+减少，从而实现沸石对氨氮的去除作用。

3、吸附作用影响因素

1）沸石投加量及沸石粒径对氨氮去除效果的影响

在一定范围内，沸石用量增加，NH4-N 去除率也增加。但并非用量越多去除效果越好，有研究表明：沸石用量在 2g/L 以上时，去除效果并未明显增加，另外再增加沸石用量从经济角度也是不科学的。杨胜科等研究发现：1g 沸石就可以将 200mL 水样中1mg/L NH4+降至0.2mg/L 以下,此时已低于国家饮用水标准，再增加沸石用量，并未显著地提高 NH4+的去除率，相反却使水质产生浑浊，从而影响水体的浑浊度指标，并易使比色测定误差增大，为此针对不同成分的含氨氮水，应将沸石用量控制在一定的范围内。

2）温度对氨氮去除效果的影响

沸石对氨氮的去除效果与废水的温度有着密切关系：随着温

度升高,沸石对氨氮的吸附能力加强,因为温度的升高,使得 NH4+离 子动能增加, 运动频率也随之增加, 运动频率较高的 NH4+离子更容易深入到沸石空穴中而被交换吸附。

3）pH对氨氮去除效果的影响

沸石对氨氮的去除随废水 pH 值的增加而先增大后减小[7]：当溶液偏酸性时，溶液中存在大量的 H+，H+的半径要远小 NH4+的半径, 比 NH4+更容易与沸石上的金属阳离子发生交换，不利于 NH4+的交换；当溶液偏碱性时，OH-与 NH4+发生中和反应，生成 NH3，使得水中氨氮以分子形态存在, NH3 不能与沸石进行离子交换，仅吸附现象起作用,氨氮去除能力下降。