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改性沸石吸附废水中氮磷的试验研究

李海芳  
【摘要】:近年来,随着我国城市化和工业化的快速发展,水环境污染问题也愈加严重,大量氮磷含量超标的废水排入到自然水体中,对水环境造成了严重污染,并影响着人类的生活。因此越来越多的学者对高效去除水中污染物质做了大量的研究,其中一些学者发现沸石对废水中的氮磷具有明显的吸附效果,并逐渐引起人们的重视。沸石独特的晶体结构,使其具有一定的吸附性能,但天然沸石的吸附能力不甚理想,因此本试验拟采用物理或化学方法进行改性试验,增大沸石的比表面积和阳离子交换容量,进而提高沸石的吸附性能。根据天然沸石对水中氨氮和磷酸盐的吸附性能,绘制了Langmuir及Freundlich等温线,并对天然沸石吸附氮磷的动力学进行了研究。试验结果如下:Langmuir、Freundlich拟合方程对氨氮的吸附均有较好的拟合效果,拟合相关系数均大于0.97,说明沸石对氨氮吸附是物理吸附与化学吸附并存的一个过程。在Freundlich方程中,1/n为0.423,说明沸石对氨氮有较强的吸附性能;天然沸石吸附磷酸盐的过程更符合Freundlich等温吸附模型,在Freundlich方程中1/n值为1.233,表示吸附较难进行。动力学试验结果表明,天然沸石吸附氮磷过程均符合伪二级动力学拟合方程,其变化趋势基本符合“快速吸附,缓慢平衡”的特点。采取盐酸改性、氢氧化钠改性、氯化钠改性、焙烧改性及复合改性沸石对含氨氮废水进行了吸附试验;镧改性、锆改性及复合改性沸石处理含磷废水,试验表明:盐酸改性和氢氧化钠改性几乎不能提高沸石吸附氨氮的能力。氯化钠改性和焙烧改性在适宜条件下均可大幅度提高氨氮吸附效果,复合改性可进一步提高沸石对氨氮的吸附性能;氯化钠质量分数为5%、煅烧温度为400℃制得的复合改性沸石,对氨氮去除率可达到74.2%。天然沸石对于水样中对磷的去除效果较差,仅为10%左右。镧、锆改性沸石可大幅度提高沸石吸附磷的能力,分别为75.5%和74.4%,磷改性效果较好,对镧改性沸石再进行高温处理,可进一步提高磷去除率,此时磷去除率为86%。


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