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沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究

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第3卷　第4期环境工程学报Vol.3,No.42009年4月Chinese Journal of Envir on mental EngineeringAp r.2009沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究佟小薇1　朱义年1,23(1.桂林工学院资源与环境工程系,桂林541004;2.广西环境工程与保护评价重点实验室,桂林541004)摘　要　通过实验研究了沸石改性条件及其对水中氨氮吸附去除的影响。

结果表明,加热改性与无机酸改性不能显著提高沸石对氨氮的吸附量。

利用Na OH 改性的最佳浓度为1mol/L,此条件下对氨氮吸附量可提高到650168mg/kg,为天然沸石的2182倍。

利用无机盐改性时,对氨氮吸附效果最好的是NaCl 改性沸石,其次为KCl 改性沸石与CaCl 2改性沸石。

随着NaCl 溶液浓度和改性时间的增加,改性沸石对氨氮的吸附量显著增加,可达天然沸石的3～4倍;在NaCl 浓度为150g/L 与改性时间为18h 条件下,改性沸石对氨氮吸附量可达887135mg/kg,为天然沸石的3184倍。

关键词　沸石　改性　吸附　氨氮中图分类号　X52;X703 文献标识码　A 文章编号　167329108(2009)0420635204Exper im en t a l study on the m od i f i ca ti on of na tura l steller ite and itsrem ova l of amm on i a n itrogen from wa terT ong Xiaowei 1　Zhu Yinian1,2(1.Depart m ent of Res ources and Envir onmental Engineering,Guilin University of Technol ogy,Guilin 541004;2.The Guangxi Key Laborat ory of Envir onmental Engineering,Pr otecti on and A ssess ment,Guilin 541004)Abstract Natural stellerite was experi m entally modified t o i m p r ove its ads or p ti on re moval capacity for a m 2monia nitr ogen .The results indicate that the modificati on by heating and acids could not significantly increase the ads or p ti on capacity of the modified stellerite f or a mmonia nitr ogen .The stellerite that was modified by 1mol/L Na OH had the ads or p ti on capacity f or a mmonia nitr ogen up t o 650.68mg/kg,which was 2.82ti m es that of the un modified stellerite .For the modificati on by inorganic salts,NaCl had the best modificati on effect and foll o wed by KCl and CaCl 2.A s the increasing NaCl concentrati on and modificati on ti m e,the ads or p ti on capacity for a m 2monia nitr ogen increased obvi ously .After modificati on with 150g /L NaCl f or 18h,its ads or p ti on capacity for a mmonia nitr ogen reached 887135mg/kg,which was 3184ti m es as high as that of the natural stellerite .Key words stellerite;modificati on;ads or p ti on;a mmonia nitr ogen基金项目:广西科学基金资助项目(桂科自0833020,桂科自0575103);广西“新世纪十百千人才工程”专项资金资助项目(2004217);广西高校人才小高地建设“环境工程”创新团队资助计划项目(桂教人[2007]71号)收稿日期:2008-08-14;修订日期:2008-08-28作者简介:佟小薇(1980～),女,硕士,主要从事水处理技术研究。

3通讯联系人,E 2mail:zhuyinian@glite .edu .cn 由于人类对环境资源开发利用活动的日益增加,使得大量含氮、磷污染物质的生活污水、工业废水排入江河湖泊中,导致了地表水体的富营养化。

因此,含氮、磷废水的处理对防治水体富营养化尤为重要。

天然沸石是含水多孔铝硅酸盐的总称,已发现的天然沸石族矿物约有80种[1],其中比较常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石、片沸石、钙十字沸石、方沸石和辉沸石等。

沸石具有吸附、离子交换等特性,常被用作吸附剂去除废水中的氨氮[2]、重金属[3,4]、氟[5]、放射性物质[6]、有机物[7]。

本文针对天然沸石的除氮性能较差,通过实验研究了天然沸石的改性方法,以提高其对氨氮的吸附能力。

1　实验部分1.1　实验材料实验沸石为广西资源天然沸石,样品经破碎、研磨后过筛备用。

实验所用化学试剂均为分析纯,直接用超纯水配制所需浓度的溶液。

环境工程学报第3卷1.2　实验仪器超纯水器(UP W 240NE,北京历元电子仪器技贸公司);电子可控沉淀器(K DC,广东会城无线电厂);回旋式水浴恒温振荡器(SHZ 282,江苏省金坛市正基仪器有限公司);精密pH 计(pHS 23C,上海雷磁仪器厂);电热鼓风箱(101A 22,上海理光仪器厂);精密分析天平(F A1004,上海天平仪器厂)。

1.3　实验方法1.3.1　加热焙烧改性分别称取10g 粒径为58～120μm 的天然沸石放入马弗炉中,在200、300、400、500或700℃温度下处理2h,取出放入干燥器中冷却至室温密封保存。

1.312　无机酸与碱改性分别称取10g 粒径为58～120μm 的天然沸石,室温下在200mL 浓度为0101、0105、011、012、0125、015、017和1mol/L 的盐酸、硫酸、硝酸和浓度为011、012、014、016、1、115和2mol/L 的氢氧化钠溶液中处理24h,多次洗涤改性沸石至中性,过滤后在105℃的烘箱中烘2h,冷却至室温密封保存。

1.3.3　无机盐改性分别称取10g 天然沸石,室温下分别在200mL 浓度为200g/L 的NaCl 、KCl 和CaCl 2溶液中处理24h,多次洗涤改性沸石至中性,过滤后在105℃的烘箱中烘2h,冷却至室温密封保存。

1.3.4　吸附实验天然沸石经过上述方法改性后,分别在一系列100mL 离心管中加入215g 改性沸石和100m g /L 的NH 4C l 溶液25mL ,加塞后恒温振荡6h,在4000r/m in 下离心10m in 后,取上清液过0145μm 微孔滤膜,用纳氏试剂法测定滤液中氨氮浓度。

2　结果与讨论2.1　加热改性加热可使沸石的孔穴和通道中的水分子、碳酸盐和有机物除去,使内表面积增大,从而可提高沸石的吸附能力。

由图1可以看出,经过200～400℃条件焙烧改性后,沸石的氨氮吸附量略微提高,高于400℃后吸附量明显下降,说明沸石的结构已经被破坏。

2.2　无机酸与碱改性无机酸改性机理主要是无机酸溶解了堵塞在沸图1　天然沸石与焙烧改性沸石对氨氮吸附比较Fig .1　Comparis on of a mmoniu m ads or p ti on bet w een natural and r oasted stellerites石孔道中原存的一些杂质,从而使孔穴和通道得以疏通;半径小的H +置换了孔穴中原有的半径大的阳离子,使孔穴的有效空间拓宽;无机酸的作用导致沸石矿物的结晶构造发生一定程度的变化,适度控制可增加吸附活性中心。

由图2可以看出,经过3种无机酸改性后,沸石对氨氮吸附量未有明显增加,反而有降低的趋势。

分析原因主要是低浓度的无机酸可以溶解部分沸石孔穴和通道中的杂质,稍微提高沸石对氨氮的吸附量;但是随酸浓度的增加,破坏了沸石的微孔结构,说明该产地天然沸石的耐酸性较差。

图2　无机酸对改性沸石吸附氨氮的影响Fig .2　Effect of inorganic acids on ammoniu mads or p ti on by modified stellerite沸石经碱处理后可以选择性地脱除沸石中的硅,降低沸石的硅铝比,从而可以改善与硅铝比相关的离子交换性能;沸石经碱液处理后,碱金属阳离子还可能被引入到沸石中,从而提高沸石离子交换性能。

由图3可以看出,经过不同浓度的Na OH 溶液改性后,氨氮吸附量有明显增加的趋势。

Na OH 溶液的浓度从011mol/L 增加到1mol/L,沸石对氨氮的吸附量迅速增加,由287167mg/kg 增加到650168636第4期佟小薇等:沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究mg/kg,氨氮吸附量是天然沸石的2182倍;Na OH 溶液的浓度从1mol/L 增加到2mol/L,沸石对氨氮的吸附量略微降低。

分析原因主要是经低浓度的Na OH 溶液处理的沸石,脱除了沸石中的硅,降低了沸石的硅铝比,从而可以改善与硅铝比相关的离子交换性能;阳离子Na +置换了沸石孔穴中的其他阳离子,将沸石改型为Na 型沸石,更加利于沸石吸附氨氮。

碱液处理后,沸石原有规则的孔穴结构遭到一定程度的破坏,产生较大的中孔,改变了微孔吸附状态;而色散力随着距离的增加而成指数地迅速减小,在一定程度上减少了对氨氮的吸附量。

浓度越高,破坏现象越明显,从而更大程度地降低对氨氮的吸附,所以Na OH 改性的最佳浓度为1mol/L。

图3　Na OH 浓度对改性沸石吸附氨氮的影响Fig .3　Effect of Na OH concentrati on on a mmoniu mads or p ti on by modified stellerite2.3　无机盐改性沸石的吸附力不仅仅靠表面的色散力,还有内部较大的静电力。

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改性沸石法去除微污染水中氮的研究

改性沸石法去除微污染水中氮的研究


级出水氨氮浓度不能达标 的工艺 的补充工艺 ， 同时又能够作 为现 有的工艺在执行新 的污水综合排放标准下 的后序工艺 。
４ ． ２实 验 内容
１绪 论
近年来我 国河 流受生 活污水 和工业废水 污染 的情 况 日趋严 重， 尤其 以氨氮的富营养化污染 为最严重 。 １ ． １氨 氦 的 来 源 氨氮存在于许多工业废水 中。 钢铁 、 炼油 、 化肥 、 无机化工 、 铁 合金 、 玻璃 制造 、 肉类加工 、 饲料 生产 、 畜牧业 以及垃圾 填埋等生 产过程 ， 均排放高浓度的氨氮废水 。 １ ． ２氨 氮 的 危 害 氨氮排人水体 ， 特别是流动较缓 慢的湖泊 、 海湾 ， 容易引起水 中藻类及其 他微 生物大量繁殖 ， 形成富营养化污染 。氨氮还使 给 水 消毒 和工业循 环水 杀菌处理过程 中增大 了用氯量 ； 当污水 回用 时 ，再 生水 中氨氮 可以促进 输水管道 和用水设 备 中微 生物 的繁 殖， 形成 生物垢 ， 堵塞管道和用水设备 ， 并影响换热效率 。 １ ． ３氨 氮 废水 的 处 理 方 法 目前氨氮处理 实用性 较好的技术为 ： （ １ ）生物脱氮法 ； （ ２ ） 氨 吹脱 、 汽提法 ； （ ３ ） 折点氯化法 ； （ ４ ） 离子交换法 ； （ ５ ） 吸附法等。
４ ． ２ ． １ 实验 的主要 内容 主要内容为 ： １ ． 沸石 的表面特性及其 活化试验研究 （ 再 生及 改性 ） ； ２ ． 仅仅通 过活性炭 对水 中有 机污染物加以去除 ， 看实验效 果； ３ ． 通过实 验确定沸石一活性炭 的用量 ； ６ ． 沸石一 活性炭 吸附 去 除水 中有机污染物的最佳组合条件 ； ７ ． 结 果分析处理 。 ４ ． ２ ． ２ 试验方案 的确定 试 验方 案 ：通 过对 沸石 的表面特 性及 其活化 试验研 究 ， 分 析 活化 前后 沸 石对 氨氮及 有机 物 的去 除效 果 ； 然后 ， 在不 同试 验 条 件下 ， 对 氨 氮及 有 机 物 的去 除效 果 进行 分 析 ， 最后 ， 通过 动 态 吸附试 验进 一 步分 析沸 石一 活性 炭对 氨 氮及 其他 有 机物 的去除 效果 。
改性沸石吸附处理氨氮废水试验研究

改性沸石吸附处理氨氮废水试验研究

用。
沸石空间最基本 的结构单位是硅氧 四面体和铝氧 四面体 。我 国已发现 的沸石 储量约在 ｌ０Ｌ 以上 ，资 Ｏ４ｔ 源 丰富 ，利用沸石 处理废 水 中的氨氮是一种有前景 的
方法 。 本文 采用高 温焙烧 、硫酸 和Ｎａ １ Ｃ 改性 沸石 ，将 其 制备成具有 较强吸附能力的吸附剂 ，并研究经改性 后 的沸石在 不同条件下对 氨氮离子的吸附 陛能 。试验
表 １ 天 然 沸 石 成 分
度计 、磁 力搅 拌器 、水 浴锅 、ｐ ２ 酸度计 、烘箱 Ｈ一 ５
等。
都存 在除氨氮周期长 、氨氮难 以彻底去 除等 问题 。因
此 ，经济而有效地 控制氮污染 已成为近年来亟待解决
的热点 问题 。
试 剂 ：碘化 钾 、碘 化 汞 ０ ℃、ｐ 值 为７ Ｈ 、改性 沸石加入量为３ ｇ Ｌ ０ ／ 、吸附时间１ ０ ｎ ２ ｍｉ条件 下 ，改性沸石对 氨氮的去 除率 可
达 ９ ％以上 。 ５
【 关键词 】氨氮 ，沸石 ；吸附 ；废水 【 中图分类号 】Ｘ７ ３ １Ｐ ７ ．７ ０ ．；５８９ ４ 【 文献标识码 】Ａ 【 文章编号 】１０ — ３ ６２ １）５ ０ ３ ０ ０ ７ ９ ８ （０２０ —０４ — ３
结果 表 明酸和Ｎａ １ Ｃ 改性后 的沸石对 氨氮 具有 吸附性 能 高 、污 泥产生量 少等优 点 。
１ 材 料 及方 法 １ １ 材 料 ．
１ ３ ２ 酸 改 性 ．．
分 别称取一 定量沸石 ，向其 中加入 ｌ ｌ Ｌ ｍｏ／ 的稀
硫酸中浸泡２ｈ ４ ，然后过滤 、洗 至中性 ，于１３ ０ ￣ ０ ～１５ Ｃ 下烘干 备用 。 １ ３ ３碱 改 性 ．． 分 别称取一 定量沸石 ，向其 中加入 ｌ ｌ Ｌ 氧 ｍｏ／ 氢
β-环糊精改性沸石去除稀土矿区地下水氨氮污染研究

β-环糊精改性沸石去除稀土矿区地下水氨氮污染研究

β-环糊精改性沸石去除稀土矿区地下水氨氮污染研究β-环糊精改性沸石是一种新型的吸附材料，在去除地下水氨氮污染方面具有很好的应用前景。

稀土矿区地下水氨氮污染是当前环境问题面临的挑战之一，而β-环糊精改性沸石则是一种潜在的解决方案。

本文旨在探讨β-环糊精改性沸石在去除稀土矿区地下水氨氮污染方面的研究进展和应用前景。

稀土矿区地下水氨氮污染是由矿区排放的废水中的氨氮所引起的。

氨氮是一种有害物质，对环境和人体健康造成严重危害。

因此，去除稀土矿区地下水氨氮污染成为了一个迫切的任务。

β-环糊精改性沸石是沸石表面经过改性后形成的一种新型材料，具有良好的吸附性能。

研究表明，β-环糊精改性沸石具有高吸附容量、快速吸附速度和良好的选择性，可以有效去除地下水中的氨氮污染。

其吸附机制是通过β-环糊精和氨氮分子之间的相互作用力，使氨氮被沸石表面吸附和固定。

研究者们对β-环糊精改性沸石的应用进行了广泛的研究。

实验结果表明，在一定的操作条件下，β-环糊精改性沸石对地下水中的氨氮具有很好的去除效果。

在一系列的静态吸附实验中，β-环糊精改性沸石的去除率达到了90%以上。

同时，β-环糊精改性沸石还表现出较好的重复利用性能，多次循环使用后仍能保持较高的吸附能力。

除了静态实验，研究者们还进行了一系列动态实验来模拟实际环境中的地下水污染情况。

实验结果表明，β-环糊精改性沸石在动态环境中同样具有较好的去除效果。

在模拟的地下水流速下，β-环糊精改性沸石仍能够达到90%以上的去除率，并且能够很好地适应不同水质条件下的吸附。

此外，研究者们还对β-环糊精改性沸石的吸附机制进行了深入研究。

他们发现，β-环糊精的形成使沸石表面生成了一定的孔洞结构，这有利于氨氮的吸附。

同时，β-环糊精与氨氮分子之间的氢键作用力也是吸附的重要机制之一。

通过理论计算和实验分析，研究者们对β-环糊精改性沸石的吸附机制有了初步的解释，为进一步优化吸附材料提供了理论指导。

总之，β-环糊精改性沸石作为一种新型吸附材料在去除稀土矿区地下水氨氮污染方面具有广阔的应用前景。

沸石改性及其对去除水中氨氮研究

沸石改性及其对去除水中氨氮研究

沸石改性及其对去除水中氨氮研究陈卓君【摘要】天然沸石在自然界中的储备丰富，在水处理中具有广泛的应用前景。

本文介绍了几种沸石的主要改性方法，包括：物理改性法、酸性改性法、碱性改性发、无机盐改性法。

并讨论了以上改性沸石去除水中氨氮的机理，并分析了沸石不同改性方法对氨氮去除效果的研究，并对未来改性沸石的研究进行了展望。

【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】1页(P47-47)【关键词】改性沸石;去除;氨氮;机理【作者】陈卓君【作者单位】广东中强环保设备工程有限公司中山分公司广东中山 528403【正文语种】中文天然沸石因其在地壳中丰富的储备、成本低廉，沸石内部独有的四面体结构，使沸石具有比表面积大、化学性质稳定的优点，沸石内部孔穴、孔道直径要大于NH4+直径。

因此，沸石对于废水中的氨氮具有较高的吸附性能，在水处理中被广泛应用。

2.1 物理改性法沸石的表面物理结构特性包括沸石的比表面积、孔体结构、孔径分布，这决定了沸石物理吸附能力。

沸石的物理改性法是指经过高温焙烧等方法，改变沸石的内部结构，达到增加沸石的比表面积的目的。

沸石的物理改性一般温度控制在100℃～600℃，通过焙烧，可以使沸石的机械强度大大加强。

2.2 酸性改性法沸石的酸性改性法是指通过酸性物质对沸石进行活化，通过酸性活化可以有效溶解堵塞在沸石孔道中的杂质，达到疏通沸石内部孔道的目的；另外，无机酸中半径小的H+可通过置换了沸石孔道中的Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子，拓宽了沸石孔道内部的有效空间，从而大大提高了沸石的吸附能力；同时，无机酸活化能改变沸石的结晶构造，增加其吸附活性。

2.3 碱性改性法沸石的碱性改性是指通过碱能够有效的脱除沸石骨架的硅分子，降低沸石的硅铝比，通过碱性改性引入的碱性阳离子，能够提高沸石的阳离子交换效果。

2.4 无机盐改性法无机盐改性沸石，无机盐中的阳离子可平衡沸石内部四面体上负电荷，导致沸石单元层间作用力较弱，离子交换容量增加。