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沸石濾料吸附氨氮的效果如何?

沸石濾料吸附氨氮的效果如何？ 一、吸附污水中氨氮的意義 氨氮排入海洋、湖泊、河流及其他水體時(shí)可引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水中溶解氧下降,魚類大量。因而，在水資源短缺和水污染日益嚴(yán)重的今天，經(jīng)濟(jì)有效的控制氨氮廢水有重要的研究?jī)r(jià)值。水中氨氮的處理方法主要有生物硝化法，氣體吹脫法和離子交換法等。生物硝化法無(wú)污染，能耗低，但其轉(zhuǎn)換作用緩慢，去除難以徹底。氣體吹脫法工藝簡(jiǎn)單，投資較低，但易造成二次污染。而離子交換法是通過(guò)對(duì)氨離子有很強(qiáng)選擇吸附作用的材料去除水中氨氮的方法，反應(yīng)過(guò)程穩(wěn)定，吸附劑可再生利用，處理成本較低，因此占據(jù)著很重要的地位。常見(jiàn)的吸附材料有活性炭、硅膠、蒙脫石、氧化鋁和沸石等。 二、沸石濾料是水處理中的理想濾料 沸石是一種易得的非金屬礦物，其具有穩(wěn)定的硅(鋁)氧四面體結(jié)構(gòu)。沸石的多孔性、高比表面積和陽(yáng)離子交換特性使得其在分子篩、化學(xué)催化、吸附和陽(yáng)離子交換方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)適當(dāng)改性處理后，沸石的吸附和離子交換能力將更為突出。例如，通過(guò)熱酸浸泡，熱堿浸泡，焙燒改性，鎂鹽浸泡，β-環(huán)糊精改性，半胱胺鹽酸鹽改性等方式，可以改變天然沸石的物學(xué)特性，清理沸石孔道中的雜質(zhì)，提高沸石比表面積，從而提高沸石的吸附量。 三、沸石濾料吸附水中氨氮的試驗(yàn)與效果 研究者通過(guò)在不同溫度下進(jìn)行試驗(yàn)，研究不同時(shí)間內(nèi)沸石濾料對(duì)水中氨氮的吸附量，進(jìn)而得出反應(yīng)速率變化的規(guī)律和物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的規(guī)律。沸石對(duì)氨氮的吸附量隨時(shí)間而變化見(jiàn)。 并且通過(guò)試驗(yàn)可知，隨著沸石濾料粒徑的增大，沸石濾料對(duì)氨氮的單位吸附量減小，由3.75mg·g-1減少到1.25mg·g-1，由此可見(jiàn)粒徑與沸石的吸附量成反比。這是由于隨著沸石濾料粒徑的減小，比表面積增大，吸附量也會(huì)隨之增加。

沸石濾料制備及在生物濾池處理污水的應(yīng)用

沸石濾料制備及在生物濾池處理污水的應(yīng)用 沸石種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有吸附分離、離子交換、催化、耐酸堿、耐輻射和比重小等特點(diǎn)，但天然沸石孔穴易被其他雜質(zhì)阻塞，相互連通的程度較差，造成其吸附能力較差；通過(guò)對(duì)沸石進(jìn)行高溫活化處理，可以提高其水處理性能，因此活化后的沸石可以被用作吸附劑來(lái)去除水中的氨氮，重金屬離子以及某些陰離子污染物。 活化后的沸石其孔道連通性增強(qiáng)，孔隙率提高，有助于微生物的附著生長(zhǎng)，可以將顆粒狀沸石用作曝氣生物濾池的濾料，由于顆粒狀沸石的形狀不規(guī)則，直接用作曝氣生物濾池的濾料，堆積過(guò)于密實(shí)，造成濾池水頭損失過(guò)大，曝氣不均勻，反沖洗周期短等缺點(diǎn)。對(duì)此，需要以天然斜發(fā)沸石為主要原料，添加粘合劑，成孔劑等制備出一種免燒型球型復(fù)合沸石生物濾料，該濾料孔隙率高，形狀規(guī)則，并能夠?qū)⒎惺奈胶碗x子交換性能與曝氣生物濾池的生物代謝功能有機(jī)結(jié)合起來(lái)，提高曝氣生物濾池處理污水的效果。 天然斜發(fā)沸石經(jīng)105-110℃下活化2h后冷卻，入球磨機(jī)球磨制得沸石粉，過(guò)80目標(biāo)準(zhǔn)篩，按一定比例添加成孔劑、粘合劑，混合均勻后，噴霧加水，利用手動(dòng)成球機(jī)滾動(dòng)成球，形成粒徑3-5m的規(guī)則球狀濾料，取出，入恒溫養(yǎng)護(hù)箱，保持溫度25℃，濕度99%，養(yǎng)護(hù)3-7d取出、漂洗，烘干后得成品。 對(duì)沸石進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜?，可以使沸石結(jié)構(gòu)內(nèi)部的結(jié)合水及有機(jī)雜質(zhì)逸出，增加沸石的孔穴連通性，提高其吸附與離子交換性能，過(guò)高的溫度及過(guò)長(zhǎng)的活化時(shí)間會(huì)造成沸石內(nèi)部孔洞坍塌而降低其吸附與離子交換性能；成孔劑添加量決定著復(fù)合沸石濾料的孔隙率的高低，但是過(guò)量的添加成孔劑勢(shì)必造成復(fù)合沸石濾料機(jī)械強(qiáng)度的降低；同時(shí)沸石粉的添加量決定著復(fù)合沸石濾料對(duì)氨氮的吸附容量。

沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用

沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用 近年來(lái)，由于沸石獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，使得它在水處理各個(gè)領(lǐng)域中得到了越來(lái)越多的研究和應(yīng)用。沸石是一族含水鋁硅酸鹽礦物，一般可用化學(xué)式(M,N2)O2·Al2O3·nSiO2·mH2O表示，式中M、N2分別代表二價(jià)和一價(jià)的陽(yáng)離子。在水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的主要是斜發(fā)沸石、絲光沸石、菱沸石等。沸石的粒徑有很多規(guī)格，大的可達(dá)幾cm，小的可到幾μm。沸石的基本結(jié)構(gòu)是以Si為中心，形成4個(gè)頂點(diǎn)有氧配置的SiO4四面體以及Al取代Si并置換成AlO4四面體的結(jié)合體，硅(鋁)氧四面體通過(guò)中間的氧原子相連接，在三維空間上可形成多種形狀的規(guī)則四面體構(gòu)成沸石的空穴或籠，這些空穴和籠以不同形式連接則構(gòu)成了沸石的孔道體系。在沸石的空穴和孔道中占據(jù)著陽(yáng)離子和水分子。 沸石具有良好的離子選擇交換性能，特別是對(duì)氨離子，氨氮是給水處理中重點(diǎn)去除的對(duì)象之一。沸石還是一種極性吸附劑，可以吸附極性有機(jī)物，同時(shí)沸石對(duì)細(xì)菌還有富集作用，是一種理想的生物載體。利用生物沸石反應(yīng)器處理微污染原水，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行測(cè)試，生物沸石反應(yīng)器對(duì)氨氮、NO2-N、Mn、有機(jī)物、色度、濁度平均去除率分別為93%、90%、95%、32%、77%、72%。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，沸石具有和生物活性炭、生物陶粒一樣的性能，并在去除氨氮方面表現(xiàn)出更優(yōu)越的性能，為微污染水源水的凈化提供了一種新材料和途徑。 我國(guó)沸石資源豐富，分布廣，產(chǎn)量大，所以沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用有著其他礦物質(zhì)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在水處理領(lǐng)域中有著很好的應(yīng)用前景。并且，在未來(lái)研究學(xué)者將沸石的吸附作用與其他技術(shù)相結(jié)合處理污水的有效方法，利用沸石獨(dú)特的特性聯(lián)合其他處理工藝，達(dá)到各自的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

沸石對(duì)生活污水氨氮處理的優(yōu)勢(shì)

沸石對(duì)生活污水氨氮處理的優(yōu)勢(shì) 水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象是指由于受到工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各方面人類活動(dòng)的影響，大量氮、磷等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被排入湖泊、河塘等水體中，導(dǎo)致藻類和其他浮游生物迅速繁殖，水中溶解氧大幅度下降，水質(zhì)惡化，引起魚類及其他水生生物大量的現(xiàn)象。自然條件下水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也會(huì)逐漸積累，但整個(gè)過(guò)程十分緩慢，而人類的活動(dòng)可加速這一現(xiàn)象的發(fā)生。在江河湖泊中發(fā)生的水體富營(yíng)養(yǎng)化被稱作“水華”，在海洋中則被稱為“赤潮”。 氮是組成自然界的主要元素之一，氮?dú)馐瞧涞拇嬖谛问?。在自然條件下，氮?dú)夥肿涌梢赞D(zhuǎn)化成多種含氮的化合物。自然界中的氮源可以分為兩大類，一類是以氨基酸、蛋白質(zhì)、尿素、多肽等為主的有機(jī)氮，主要存在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中使用的有機(jī)肥、牲畜糞便、植物秸稈以及食品加工、印染等工業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的廢水中；另一類是以氨氮、和鹽為主的無(wú)機(jī)氮，主要來(lái)源于有機(jī)氮的分解、轉(zhuǎn)化。氨氮對(duì)人類活動(dòng)有一定的危害，具體在于：氮元素是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素之一。當(dāng)氨氮廢水進(jìn)入水體超過(guò)一定濃度時(shí)，會(huì)引起水中藻類和浮游生物大量繁殖，消耗水中的溶解氧，使魚類和其他水生生物因?yàn)槿毖醵罅俊?由于沸石中的孔穴和孔道被水分子填充，當(dāng)沸石架構(gòu)中的水被去除后，形成內(nèi)表面積很大的孔穴，產(chǎn)生較大的擴(kuò)散力，可吸附并儲(chǔ)存大量的分子，其吸附量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他物質(zhì)，故可用作性能良好的吸附劑。沸石晶格內(nèi)部的孔穴和孔道體積占沸石晶體總體積的50%以上，且尺寸固定，形狀規(guī)則，孔穴之間通過(guò)開口的通道彼此相連，并與外界溝通，其填充的水分子含量隨外界的溫度和濕度的變化而變化。離子交換性能是沸石的另一個(gè)重要的特性。沸石的孔穴中K 、Na 、Ca2 等陽(yáng)離子及水分子與架構(gòu)結(jié)合不緊密，極易與周圍水溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生交換作用，交換后的沸石晶格結(jié)構(gòu)也不被破壞。沸石的離子交換表現(xiàn)出明顯的選擇性，其主要與沸石孔穴大小、硅鋁比的高低以及陽(yáng)離子的性質(zhì)有關(guān)。