几种常见的氨氮吸附法

吸附脱氨氮概述
国内外在废水吸附脱氮处理方面进行了大量研究，提出了多种可行的工艺。重点是吸附机理、吸附剂性能比较和再生方法的研究。沸石、粉煤灰、膨润土等研究较多。
氨氮脱除的原理主要是非离子氨的吸附和与离子氨的离子交换。影响氨氮去除的主要因素包括与吸附剂溶液的相互作用时间、吸附剂的用量、溶液中氨氮的浓度、吸附剂的浓度。溶液的粒径和温度等。
在废水处理实践中，有多种废水经过二级处理后仍达不到排放标准，需要对二级出水进行进一步深度处理。为此，吸附法也用于深度反硝化。
沸石吸附法已在美国和日本成功工业化。主要采用固定床吸附柱，以斜发沸石为吸附剂，粒径0.8~1.7mm，空速5~10h-1，进水氨氮浓度20mg/L，出水氨氮浓度小于1mg /L。
几种常见的氨氮吸附剂
1、活性炭
活性炭（AC）是一种常见的吸附材料，主要呈颗粒状和粉末状。活性炭可以从动植物、煤炭、石油、纸浆废液、废合成树脂等有机残渣等中获得，经粉碎成型后加入粘合剂，再加热脱水、炭化、活化。
活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔，通常活性炭的比表面积高达500-1700m2/g。活性炭的微孔体积约为0.15~0.9mL/g，表面积占总表面积的95%以上。
活性炭的吸附主要是物理吸附，但由于表面氧化物的存在，也会进行一些化学选择性吸附。活性炭是废水处理中常用的吸附剂。
粒状炭由于工艺简单，易于操作。国外使用的粒状炭多为煤或壳无定形炭，国内使用的多为柱状煤炭。活性炭主要以氨分子形式吸附水中的氮，没有选择性，吸附能力有限，因此反硝化效率很低。
2、主动碳纤维
活性炭纤维（ACF）是一种新型的吸附功能材料，它是由木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等经碳化活化制成的。
与活性炭相比，ACF具有独特的微孔结构，更高的外表面积和比表面积以及多种官能团，平均孔径也更小。已广泛应用于废水、废气处理、水净化等领域。
纤维状活性炭的微孔体积占总孔体积的90%左右，其微孔直径大部分在1nm左右，没有过多的孔和大孔。比表面积一般为600～1200m2/g，甚至可达3000m2/g。
活性炭纤维解吸再生速度快，时间短，性能不变，优于活性炭。
ACF成品可制成毡、布、纸等形状，在实际应用中更灵活，操作更简单方便，并具有一定的强度和抗破坏性，克服了颗粒状和粉状活化的需要碳操作过程中形成的沟槽和定居点等问题。
与活性炭一样，活性炭纤维在吸附上没有选择性，主要用于吸附有机污染物，而对氨氮的吸附能力有限。一般用于炼油厂废水综合处理。
3、沸石
沸石是一种广泛分布和开采的天然廉价离子交换材料。天然产生的沸石种类很多，其中以斜发沸石和丝光沸石为主。
沸石是一种具有含水骨架结构的多孔铝硅酸盐矿物。构成沸石骨架的最基本结构是硅氧（SiO4）四面体和铝氧（AlO4）四面体。沸石具有开放的骨架结构，晶腔体积约占总体积的40%～50%，孔径多在1nm以下。
沸石比表面积大（400-800m2/g沸石），仅次于活性炭，可用作吸附剂、离子交换剂等。沸石优先选择极性、不饱和和易极化分子选择性吸附，沸石具有耐酸、耐碱、热稳定性等性能，常用于工业废水处理。
沸石具有很大的吸附能力和净化效果。斜发沸石和丝光沸石的阳离子交换容量分别为223meq100g（毫当量）和213meq100g。由于天然沸石含有杂质，纯度较高的沸石交换容量不超过200meq100g，一般为100-150meq100g。
斜发沸石在离子交换和定量处理方面对NH4+-N有很好的选择性，因此可用于工程污水脱氨氮处理工艺，反硝化率可达90%～97%。工业沸石除氨装置比较简单，一般为圆筒过滤器。
沸石再生的主要方法有使用NaOH或NaCl溶液的化学溶液再生和在500℃～600℃的高温条件下将沸石中的NH4+转化为NH3气体的燃烧再生。
沸石经过反复再生后，对NH4+的吸附和交换容量影响不大，但由于污水中Ca2+等阳离子的共存，沸石的交换容量会不可逆地降低。
4、腐植酸类吸附剂
腐植酸是一种带负电荷的聚电解质，是一种分子量很大的有机物质。腐植酸可用于处理工业废水，特别是重金属废水和放射性废水，以去除离子。
腐植酸本身的性质和结构决定了它对阳离子的吸附性能。腐植酸对阳离子的吸附，包括离子交换、整合、表面吸附、缩合等，既有化学吸附又有物理吸附。
用作吸附剂的腐植酸有两种：一种是富含腐植酸的天然风化煤、泥炭、褐煤等，直接用作吸附剂或经过简单处理。另一种类型是用富含腐植酸的物质用适当的粘合剂制造腐植酸基树脂，并将它们造粒以用于管状或塔式吸附装置。
5、煤基吸附剂
活性炭是一种优质的吸附剂，但价格昂贵且难以再生，限制了它的使用。因此，开发和制造成本低廉替代品意义重大。褐煤、长焰煤、无烟煤等具有较高的孔隙率和比表面积，制备煤基吸附剂前景广阔。
煤基吸附剂具有去除废水中金属离子和挥发性酚类的作用，吸附能力强，价格便宜，不需要再生。煤与浓硫酸或发烟硫酸反应生成磺化煤，可用于处理废水。吸附后用丙酮或乙酸乙酯和乙醇很容易脱附，可重复使用。