二、沸石吸附法除氨氮
沸石對氨氮的去除以物理吸附作用與離子交換作用為主，其吸附作用具有“快速吸附，緩慢平衡”的特點(diǎn)。
1、吸附作用
在沸石的組成結(jié)構(gòu)中，[SiO4]和[AlO4]以共角頂?shù)男问铰?lián)成硅鋁氧格架，在格架中形成了許多寬闊的孔穴和孔道（占晶體總體積的50%以上），使得天然沸石具有比表面積大(通常在440～1030㎡/g)；天然沸石往往孔徑均勻，因而可以產(chǎn)生“超孔效應(yīng)”；在沸石表面所具有的強(qiáng)大色散力作用下,沸石孔穴中分布的陽離子和部分架氧所具有的負(fù)電荷相互平衡，使得沸石又具有較強(qiáng)的色散力和靜電力作用；加之沸石所特有的分子結(jié)構(gòu)而形成的較大靜電引力，使沸石具有相當(dāng)大的引力場，由以上四種因素的綜合作用使得沸石具有很強(qiáng)的吸附性，與其他吸附劑相比，沸石具有吸附量大、高選擇性和高效吸附等特點(diǎn)。
2、離子交換作用
離子交換是指沸石晶體內(nèi)部陽離子與廢水中 NH4+進(jìn)行交換的化學(xué)過程：在硅(鋁)氧四面體基本單元中，部分氧原子的價(jià)鍵未得到中和，使整個(gè)四面體基本單元帶有部分的負(fù)電荷，為達(dá)到電性中和，該四面體基本單元中缺少的正電荷會(huì)由附近帶正電的金屬離子陽離子（如 K+、Na+、Ca2+、Mg2+）來補(bǔ)償；廢水中的 NH4+直徑小于沸石的孔穴通道直徑，通過沸石的吸附作用容易進(jìn)入孔穴到達(dá)沸石表面,并與沸石晶格中金屬離子陽離子發(fā)生交換并將其置換下來，而且離子交換后的沸石并不發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，這使沸石具有離子交換特性。廢水中 NH4+與沸石中金屬離子陽離子發(fā)生交換反應(yīng)，使廢水中 NH4+減少，從而實(shí)現(xiàn)沸石對氨氮的去除作用。
3、吸附作用影響因素
1）沸石投加量及沸石粒徑對氨氮去除效果的影響
在一定范圍內(nèi)，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 以上時(shí)，去除效果并未明顯增加，另外再增加沸石用量從經(jīng)濟(jì)角度也是不科學(xué)的。楊勝科等研究發(fā)現(xiàn)：1g 沸石就可以將 200mL 水樣中1mg/L NH4+降至0.2mg/L 以下,此時(shí)已低于國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，再增加沸石用量，并未顯著地提高 NH4+的去除率，相反卻使水質(zhì)產(chǎn)生渾濁，從而影響水體的渾濁度指標(biāo)，并易使比色測定誤差增大，為此針對不同成分的含氨氮水，應(yīng)將沸石用量控制在一定的范圍內(nèi)。
2）溫度對氨氮去除效果的影響
沸石對氨氮的去除效果與廢水的溫度有著密切關(guān)系：隨著溫
度升高,沸石對氨氮的吸附能力加強(qiáng),因?yàn)闇囟鹊纳?使得 NH4+離 子動(dòng)能增加, 運(yùn)動(dòng)頻率也隨之增加, 運(yùn)動(dòng)頻率較高的 NH4+離子更容易深入到沸石空穴中而被交換吸附。
3）pH對氨氮去除效果的影響
沸石對氨氮的去除隨廢水 pH 值的增加而先增大后減小[7]：當(dāng)溶液偏酸性時(shí)，溶液中存在大量的 H+，H+的半徑要遠(yuǎn)小 NH4+的半徑, 比 NH4+更容易與沸石上的金屬陽離子發(fā)生交換，不利于 NH4+的交換；當(dāng)溶液偏堿性時(shí)，OH-與 NH4+發(fā)生中和反應(yīng)，生成 NH3，使得水中氨氮以分子形態(tài)存在, NH3 不能與沸石進(jìn)行離子交換，僅吸附現(xiàn)象起作用,氨氮去除能力下降。
參考資料：[1]陳春霧. 折點(diǎn)加氯及其應(yīng)用[J]. 城鎮(zhèn)供水, 2010(4):3.；[1]王文冬, 楊穎顯. 沸石對水體中氨氮去除機(jī)理及影響因素研究[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新, 2013, 000(028):124-124. |
