ENRC制備及吸附特性研究.pdf

1、氮是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素，當(dāng)水體pH值接近中性時(shí)，NH4+是氨氮的主要存在形式。天然沸石因比表面積大，離子交換性好，對(duì)水體中的氨氮具有很好的去除效果，且價(jià)廉易得。因此，利用天然沸石研究開發(fā)高效復(fù)合脫氮材料(Efficient Nitrogen RemovalComposite，簡(jiǎn)稱ENRC)是當(dāng)今減少氨氮排放，控制水域富營(yíng)養(yǎng)化的有效措施之一.本文研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1)選用天然沸石作為脫氮基材。通過(guò)靜態(tài)吸附試驗(yàn)對(duì)天然粉末

2、狀沸石吸附氨氮的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和影響因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明，天然粉末狀沸石對(duì)氨氮的吸附過(guò)程宜以langmuir吸附模型描述，其過(guò)程為物理吸附和離子交換相結(jié)合的吸熱過(guò)程，且為自發(fā)反應(yīng)，對(duì)溫度是輕度敏感的，吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。整個(gè)過(guò)程表現(xiàn)出“快速吸附，緩慢平衡”的特點(diǎn)，沸石投加量越大，粒徑越小，氨氮去除率越高。溶液初始pH-6時(shí)天然粉末沸石對(duì)氨氮的去除效果較好，其它陽(yáng)離子對(duì)沸石吸附氨氮的影響順序?yàn)椋篕+>Na+>ca2+>Mg2+

3、；水體中的溶解性磷對(duì)沸石吸附氨氮的影響不大。
　　 2)通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，證明了鹽改性沸石的脫氮效果最好，最佳改性條件為：NaC1溶液濃度lmol/L，水浴溫度70℃，體積質(zhì)量比20m/g，水浴時(shí)間3h。改性沸石對(duì)氨氮的吸附更符合Freundlich模型，吸附過(guò)程介于單層吸附和多層吸附之間。改性沸石對(duì)氨氮的吸附量明顯高于天然沸石，吸附平衡時(shí)間在20h左右，整個(gè)過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。經(jīng)濟(jì)分析表明，改性成本過(guò)高，工程應(yīng)用的可行性較低

4、。
　　 3)采用冷法制備ENRC的最佳條件為：沸石粒徑45-70目，沸石和水泥的質(zhì)量比4:1,植物發(fā)泡劑投加量imL/100g。采用熱法制備ENRC的最佳條件為：沸石粒徑100-200目，植物發(fā)泡劑投加量lmL/100g沸石，粘結(jié)劑水玻璃投加量10％（占沸石質(zhì)量），預(yù)熱溫度500℃，預(yù)熱時(shí)間30miN,燒結(jié)溫度650℃，燒結(jié)時(shí)間10min.
　　 4)初始氨氮濃度為2～200mg/L時(shí)，F(xiàn)reundlich方程更適合描

5、述天然粒狀沸石對(duì)氨氮的吸附特征(r2>0.97)，而初始氨氮濃度為l～10mg/L時(shí)，粒狀沸石對(duì)氨氮的吸附過(guò)程可用Langmuir模型來(lái)描述(r2=0.9401）。溫度越高，粒徑越小，沸石吸附能力越強(qiáng)，吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　 5)冷法制備ENRC對(duì)氨氮的等溫吸附過(guò)程可用Langmuir模型描述，而熱法制備ENRC更符合Freundlich吸附模型。天然粒狀沸石對(duì)氨氮飽和吸附容量遠(yuǎn)高于冷法ENRC(q∞=1.4755