二、沸石吸附脱除氨氮 沸石脱除氨氮主要依靠物理吸附和离子交换,其吸附具有“快吸附、慢平衡”的特点。 1.吸附 在沸石的组成结构中,[SiO4]和[AlO4]以共角顶点的形式形成二氧化硅-氧化铝-氧化物晶格。天然沸石中形成许多宽大的孔隙和通道(占晶体总体积的50%以上),使天然沸石具有较大的比表面积(通常为440-1030m2/g); ”;在沸石表面强分散力的作用下,分布在沸石孔隙中的阳离子与部分骨架氧的负电荷相互平衡,使沸石具有较强的分散力和静电力;沸石分子结构形成的大静电引力使沸石具有相当大的引力场。以上四个因素的综合作用,使沸石具有很强的吸附性。与其他吸附剂相比,沸石具有吸附容量大、选择性高、吸附高效等特点。 2、离子交换作用 离子交换是指沸石晶体内部的阳离子与废水中的NH4+进行交换的化学过程:在硅(铝)氧四面体的基本单元中,部分氧原子的价键没有被中和,使整个四面体基本单元具有部分负电荷,以实现电中和,四面体基本单元中正电荷的缺乏将被附近带正电荷的金属离子阳离子(如K+、Na+、Ca2+、Mg2+)补偿;废水中NH4+的直径小于沸石孔隙通道的直径,通过吸附沸石的作用,很容易进入孔隙到达沸石表面,与沸石中的金属离子阳离子进行交换置换晶格,离子交换后的沸石不发生结构变化,使沸石具有离子交换特性。废水中的NH4+与沸石中的金属离子阳离子发生交换反应,还原废水中的NH4+,从而实现沸石对氨氮的去除。 3、吸附的影响因素 1、沸石用量和沸石粒度对氨氮去除的影响 在一定范围内,沸石随着用量的增加,对NH4-N的去除率也随之提高。然而,并不是沸石的用量越多,去除效果就越好。有研究表明,当沸石用量在2g/L以上时,去除效果并没有明显增加。此外,从经济角度来看,增加沸石的量是不科学的。杨生科等发现:1g沸石可以将200mL水样中的1mg/L NH4+降低到0.2mg/L以下,已经低于国家饮用水标准。增加沸石的量并没有显着提高NH4+的去除率。反而使水体浑浊,影响水体的浊度指标,容易增加比色测量的误差。为此,对于不同成分的氨氮水,应将沸石的用量控制在一定范围内。 2、温度对氨氮去除的影响 沸石对氨氮的去除效果与废水温度密切相关:随着温度的升高 氨氮的吸附能力增强。由于温度升高,NH4+离子的动能增加,运动频率也增加。 3 pH对氨氮去除的影响 沸石对氨氮的去除率随着废水 pH 值的升高而先增大后减小[7]:溶液呈酸性时,溶液中有大量H+,H+的半径远小于NH4+,比NH4+更容易与沸石上的金属阳离子交换,不利于NH4+的交换;当溶液呈碱性时,OH-和NH4+发生中和反应生成NH3,使水中的氨氮以分子形式存在,NH3不能与沸石进行离子交换,只有吸附现象起作用,去除能力氨氮减少。
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