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《苏州科技学院》 2007年 硕士论文
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分子筛/改性沸石去除水中氨氮的研究

刘晨  
【摘要】: 目前氨氮作为我国水体中的主要污染物,采用沸石去除水中氨氮是水污染控制领域的研究热点之一。但天然沸石存在交换容量有限,有机物吸附能力低的局限性。提高天然沸石的交换容量,利用沸石的特性联合其他处理工艺协同处理,已成为沸石在氨氮处理中的发展趋势。 本研究首先对天然沸石进行化学改性,通过阳离子交换量(CEC),XRD,比表面积等手段对其进行表征。利用静态法研究了改性沸石吸附氨氮的规律,确定温度(T)、pH值、有机物干扰、氨氮起始浓度,吸附剂投加量对吸附效果的影响。同时对其动力学也进行了研究。通过动态法研究分子筛/改性沸石联用去除氨氮及有机物的可行性,探讨分子筛在吸附过程的协同作用。 通过研究,本文得出了以下结论: 在氯化钠浓度为5mol/L,95℃恒温,搅拌3h的条件下,可以得到氨氮去除率较高的改性沸石(98.56%);阳离子交换量(CEC)由改性前的108.62mmol/100g提高为205.05mmol/100g;X射线衍射(XRD)分析,沸石表面的SiO_2相对含量提高,化学晶体结构没有变化;比表面积增大为26.302m~2/g。改性沸石吸附氨氮能力的提高主要是由于阳离子交换量(CEC)的提高,改性沸石吸附氨氮主要是一个离子交换过程。 改性沸石对氨氮的吸附有以下规律:①氨氮的起始浓度增加有利于改性沸石的吸附;②pH=6.00时,改性沸石达到对氨氮的最大吸附量;③温度对改性沸石吸附氨氮的影响作用不明显:④腐殖酸对改性沸石吸附氨氮有抑制作用,腐殖酸浓度越大抑制作用越显著;⑤随着投加量的上升,吸附量和去除率呈负相关变化;⑥低流速有利于改性沸石对氨氮的吸附,改性沸石可以较好的适应水质波动。 改性沸石对氨氮具有快速吸附的特点,前20min氨氮去除率可达60.03%。氨氮在沸石上的快速吸附符合Fick定律(相关系数R=0.9575)。Freundlich和Langmuir吸附等温线都能较好的拟合氨氮在改性沸石上的吸附过程,Freundlich吸附等温线方程为:Q=6.2575C~(2.9135)(相关系数R=0.9677),Langmuir吸附等温线方程为:Q=1.2557C/(1+24.065C)(相关系数R=0.9315),试验结果表明改性沸石对氨氮的吸附更符合Freundlich吸附等温线。 分子筛/改性沸石联用去除含有腐殖酸的氨氮原水可以达到良好的处理效果。腐殖酸浓度为5mg/L,出水浓度达到0.5mgNH_4~+-N/L以下,腐殖酸去除率保持在70%以上。对低浓度氨氮的实际水体进行处理,可以使出水浓度达到0.5mgNH_4~+-N/L以下。结果表明通过分子筛对有机物的去除,降低了有机物对改性沸石的抑制,分子筛/改性沸石联用提高了对氨氮的去除。


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