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天然沸石处理氨氮废水的吸附性能及再生研究

文档作者：崔天顺周文剑李云亭文档来源：广西师范大学环境与资源学院		点击数：	更新时间： 2024年07月31日
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天然沸石处理氟氧废水的吸附性
及再生研究
能
崔天顺周文剑李云亭
(广西师范大学环境与资源学院广西环境工程与评价重点实验室广西桂林541004)
摘要对广西红辉沸石采用单因素轮换法研究沸石粒度、投加量及振荡时间等对氨氮吸附的影响．比较不同温度及加热
时间对氨氮解吸的效果，探讨天然沸石吸附氨氮以及再生的规律。结果显示：天然沸石对氨氮的吸附量和去除率随着沸石粒
度的减小而增大。随着沸石投加量和吸附时间的增加，呈现出先增大后趋于平缓的变化规律：解吸再生实验所得较佳条件为：
再生温度为130％，再生时间为1．5h，在此条件下再生所得沸石对氨氮的吸附量和去除率会随再生次数的增加而逐渐减小。
关键词天然沸石氨氮吸附解吸再生
中图分类号：X703．1 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2011)01—0012—02
由于工农业的发展、人口的剧增及城市化．大量含氨氮
的生活污水和工业废水被排入天然水体。氨氮是水体中的重
要耗氧污染物．水体中的氨氮污染主要来自于人和动物的排
泄物，农用化肥的流失，化工、冶金、煤气、炼焦、化肥、靴革、
垃圾填埋等工业废水。
目前在我国．氨氮废水处理还是一个难题．因此对其治
理技术的研究具有重大的实际意义。氨氮对自然环境和人体
有很大的危害．特别是在给水系统中．过高的氨氮浓度会使
消毒剂的耗量增大．如水源中氨氮浓度过高．将导致自来水
中加氯量增加．从而使自来水中有机氯量随之相应增加．对
人体健康产生不利影响。
沸石具有很大的比表面积．并且具有连通性很好的微细
通道及较好的吸附性能．且我国天然沸石矿产丰富、价格低
廉，溶出物和有毒元素含量均很低⋯。文献表明，沸石对水中
的氨氮有较好的净化作用【2】。红辉沸石矿石的高纯度、高品
位、高白度以及红辉沸石本身的晶体结构特征，因而对于其
吸附效果具有更高的期待可能⋯。
本文旨在通过实验室内一些条件的模拟．研究沸石粒
度、投加量及振荡时间等操作条件对红辉沸石去除氨氮效果
的影响．摸索出红辉沸石对水中氨氮的较好的吸附条件以及
再生条件．并初步探讨了其吸附机理．为沸石去除氨氮的可
行性和实用性提供依据。
1 实验
1．1实验材料
选取广西资源县产红辉沸石为实验材料。实验前沸石原
矿经实验室手工粉碎后。用筛子筛分成6个级别(60目、80
目、loo目、120目、200目、325目)，洗净、烘干后分别装于样
袋中备用。试验水样为模拟配制用水，实验用水均为超纯水．
试验药品均为分析纯。
1．2实验方法
作者简介：崔天顺，男，教授，博士，从事环境功能材料研究。
2011．No．1
本文的实验为了进一步深入研究做准备．须保证数据在
进一步实验中的参考价值．所以寻求数据最大程度上的独
立．因此．无论是吸附平衡实验还是解析再生实验均采用单
因素轮换法．而不是更为科学的正交实验法。
(1)吸附平衡实验。准确称取一定量沸石和50mL模拟
废水若干分，分别放入一系列250mL的锥形瓶中．密封。不
同的试验条件下．在振荡器上振荡．振荡一定时间后使用离
心机对溶液进行离心。取上清液，用纳氏试剂分光光度法测
定水样的吸光度。由标准曲线计算出溶液中氨氮的浓度【q]。
(2)解析再生实验。采用单因素轮换法，通过单独改变对
沸石加热的温度以及加热时间等条件而使沸石进行解析再
生的方法．然后利用再生的沸石对氨氮废水再次进行吸附平
衡实验．计算沸石对氨氮的去除率及其吸附量．并与前一次
或前几次的吸附效果进行比较．从而求出沸石再生所需的最
佳温度、时间以及再生的次数．
2结果与分析
2．1吸附平衡试验
(1)沸石粒度对吸附效果的影响。在室温和自然DH条
件下，取不同目数的沸石各29加入到一定量的溶液中，振荡
吸附12h．使沸石充分达到吸附平衡后．将其放人离心机内
离心10min，考察天然沸石粒度对废水中氨氮去除率的影响．
从图1可看出。当负荷相同时．小颗粒的沸石有较大的交
换能力。随着沸石目数的增大，沸石的吸附量逐渐增大．氨氮
的去除率也逐渐增大。但粒度介于100~200目之间时．去除率
增大的幅度很小。沸石的目数>200目时，沸石对氨氮的去除效
果和目数小的沸石对比，较为理想，325目的沸石最为理想。故
本试验选用粒度为325目的沸石进行研究。
(2)投加量对吸附效果的影响。沸石对溶液中氨氮的去
除率随用量的增加而增加．当用量大于6．0时。去除率增加
缓慢并趋于恒定，此时的沸石投入量为120玑：当沸石的用
万方数据 。
量为8．0(投入量为]609／L)时，氨氮去除率约达30％。
(3)吸附时间对吸附效果的影响。以1209／L的沸石用
量．在室温和自然pH条件下考察振荡吸附时间对氨氮去除
率的影响．结果见图2。
从图2可看出．在吸附的前l～2h内。吸附容量增长较
快．在此之后吸附容量曲线趋于平缓，由此可知，沸石吸附在
30
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20
毒
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逝
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5
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800
吸附时问／min
图2不同振荡时间对沸石吸附效果的影响
较短时间内就能达到平衡。沸石吸附2h后，吸附基本达到平
衡．氨氮的去除率在25％以上；延长吸附时间，对氨氮去除率
影响较小。
2．2解析再生实验
沸石再生实验采用单因素轮换法。
(1)最佳再生温度的确定。从图3可看出，当温度低于
50℃．沸石就可以进行一定程度的解吸再生，这是因为氨氮
极易挥发。随着温度的升高，沸石再生后对氨氮的去除率逐
渐提高．当温度为130。C时．沸石的再生效果最好，其再生后
的吸附容量可以达到2．11m∥g。但温度超过130。C后，再生效
果开始趋于平缓并有所下降．原因可能是因为温度超过
1300C时．沸石中的氨氮已经挥发完全。再生温度过高．反而
对氨氮的吸附有所降低。
(2)最佳再生时间的确定。从图4可看出，在1300C下，沸
石加热1．5h时再生效果较佳，吸附容量可以达到2．03mg／g。
在2．5h时，再生沸石对氨氮的吸附容量可以达到2．1lm∥异。
但温度超过130。C后．再生效果开始趋于平缓并有所下降．原
因可能是因为温度超过1300C时．沸石中的氨氮已经挥发完
全。再生温度过高，反而对氨氮的吸附有所降低。
0 20 40 60 80 100 120 140 160
解吸温度，℃
图3在不同温度下沸石再生效果
(3)多次再生的效果。沸石再生效果良好。但随再生次数
的增加，附吸容量有一定程度的降低，再生几次后，吸附容量
降低，曲线逐渐趋于平缓，再生6次后沸石的对氨氮的去除
率较低。仅为5％左右。
30
25
20
零
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0 5 10 15 20 25 30
解吸时问，}I
图4 130。C时沸石在不同再生时间下的吸附效果
3结论
(1)天然红辉沸石在室温25℃和自然pH值下，沸石的
粒度越小对氨氮的吸附量就越大．投加量越大对氨氮的吸附
也相应有所增大．其吸附量随时间的增加而有所增大，大约
振荡吸附2h就能接近吸附平衡。
(2)红辉沸石具有较好的再生性能，沸石再生后的吸附
容量与原沸石相比较为理想．当吸附氨氮饱和后，可用实验
所得的最佳再生温度(130。C)和时间(1．5h)等进行再生，重复
利用。
(3)红辉沸石在广西贮量极其丰富．价格低廉。成本远比
活性炭等其他除氨氮材料低．且管理方便，再生简单。当其多
次再生失去利用价值后．还可以作为肥料、水泥的原料等，从
而避免对环境的二次污染[引。
参考文献
1 王万军，邵聚红．赵彦巧．天然沸石在环境污染治理中的研究现状
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2011．NO．1．O
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