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沼山沸石去除水中氨氮的研究

高红梅  
【摘要】:沼山沸石是湖北省新近开发出来的一种天然斜发沸石,其研究工作刚刚开始。本课题是在实验室条件下进行的,重点研究沼山沸石吸附水中氨氮的基本性能,以及不同试验条件对该沸石去氨氮效果的影响;根据沼山沸石的吸附性能,制备改性沸石(主要是利用加热、酸、碱、盐改性),研究合适的改性条件以及改性沸石去氨氮的效果;同时根据沼山沸石吸附微生物的特性,分别用来固定硝化细菌和光合细菌,制成生物沸石,研究生物沸石去除氨氮的效果及相关因素对氨氮去除效果的影响,试验结果如下: 沼山沸石的阳离子(NH_4~+)交换容量为4.068mg/g,其对氨氮的吸附过程很好的符合Freundlich吸附等温式。沼山沸石吸附氨氮后会发生解吸,用1000mg/L的NaCl溶液洗脱吸附平衡后的沼山沸石,解吸率达到42.4%,并且解吸率随着沸石吸附量的增大而增大。 沸石的用量、沸石和氨氮接触时间、溶液pH值、环境温度都会对沼山沸石去氨氮的效果产生很大的影响。在氨氮含量一定的溶液中,开始时氨氮去除率随沼山沸石投加量的增加而增加,当氨氮去除率增大到一定的时候,再增加沸石用量,氨氮去除率增加有限;沼山沸石吸附水中氨氮的速度较快,约20min即可达到平衡,并且该平衡持续时间较长(2h);溶液pH值对氨氮去除率有较大影响,pH7时,氨氮去除率随pH值的升高而增加,pH7时,氨氮去除率随pH的升高而降低,pH值=6-8时,氨氮去除率较高;温度越高,氨氮吸附量越大,但是温度大于25℃时,升温对氨氮吸附效果的改善不大,低温(小于25℃)的影响相对较大。 加热改性的适宜温度为450℃,适宜时间为2.5h,此时改性沸石的氨氮去除率比未改性时提高了12.36%;酸(H_2SO_4、HCl和HNO_3)改性沸石的氨氮去除率比未改性时略有提高,说明沼山沸石不适合用酸来改性;低浓度NaOH溶液(小于0.75mol/L)有一定的改性效果,但所需洗涤时间较酸和盐长,操作麻烦;NaCl改性能明显提高沸石对氨氮的去除率,且改性沼山沸石对氨氮的吸附性能比未改性时要提高10倍以上。综合考虑技术经济等因素的影响,认为适宜改性的NaCl浓度为2.0mol/L,改性时间4h,并且该浓度下适宜改性的沸石质量与NaCl溶液体积比为0.25g/ml。


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