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。

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。

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，部分氧原子的價鍵未得到中和，使整個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由附近帶正電的金屬離子陽離子（如 K+、Na+、Ca2+、Mg2+）來補償；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，去除效果并未明顯增加，另外再增加沸石用量從經(jīng)濟角度也是不科學(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,因為溫度的升高,使得 NH4+離 子動能增加, 運動頻率也隨之增加, 運動頻率較高的 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，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，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 不能與沸石進行離子交換，僅吸附現(xiàn)象起作用,氨氮去除能力下降。