沸石界面物理化學(xué)性質(zhì)的研究——沸石對(duì)溶液中氨氮和磷的吸附性能.pdf

1、隨著世界人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，富含氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水大量進(jìn)入水體，致使水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重，世界水環(huán)境受到嚴(yán)重污染。廢水的除磷、脫氮(尤其是有毒的氨氮)技術(shù)已成為水處理領(lǐng)域里研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。 沸石吸附法具有經(jīng)濟(jì)高效，無(wú)毒無(wú)害的優(yōu)點(diǎn)，是一種非常優(yōu)良的廢水處理方法。其根本依據(jù)是沸石的優(yōu)良吸附性能，因此對(duì)沸石吸附性能的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文在對(duì)沸石的結(jié)構(gòu)、沸石吸附動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、沸石改

2、性及其在廢水處理中的應(yīng)用等相關(guān)文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上，探索了用AlCl3溶液改性天然沸石的條件，考察了天然沸石和鋁改性沸石對(duì)溶液中氨氮的吸附性能以及對(duì)溶液中總磷的吸附效果，以及用循環(huán)伏安法探討了水體中氨氮的存在形式。另外，還進(jìn)行了以天然沸石為濾料處理微污染河水效果的測(cè)試。全文內(nèi)容包括以下四部分： 1.在一定條件下，采用靜態(tài)吸附法，探討了天然沸石在含氮溶液中吸附氨氮的性能及對(duì)天然沸石顆粒吸附氨氮前后的紅外光譜和界面電性質(zhì)的表征。結(jié)果表明

3、：天然沸石對(duì)氨氮吸附過(guò)程的交換速率由液膜擴(kuò)散和粒子擴(kuò)散共同控制，吸附行為符合Langmuir方程；沸石對(duì)氨氮的飽和吸附量可達(dá)17.4mg/g；固液比、沸石粒徑、溫度、溶液pH均對(duì)沸石吸附氨氮效果有影響；沸石對(duì)氨氮吸附過(guò)程以離子交換吸附為主。 2.為了提高沸石對(duì)溶液中總磷的吸附性能，用AlCl3對(duì)天然沸石進(jìn)行改性，探討了制備鋁改性沸石的優(yōu)化條件以及影響鋁改性沸石磷吸附效果的因素。XRD分析表明，與天然沸石相比，改性后的沸石中硅鋁比

4、減小，沸石的結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，其比表面積是天然沸石的1/2～1/3。鋁改性沸石的磷吸附效果除與AlCl3的濃度、沸石的粒度和活化的條件有關(guān)，還受到溶液pH、接觸時(shí)間的影響。實(shí)驗(yàn)得到的鋁改性沸石對(duì)磷的吸附效果很好，在pH為7～8、磷濃度小于2mg/L范圍內(nèi)，固液比1∶100時(shí)，溶液脫磷率可達(dá)90％。 3.采用循環(huán)伏安法對(duì)自配氨氮溶液、銅鹽溶液、及銅氨溶液和實(shí)際水體及其沸石吸附后溶液進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明：氨氮在含銅離子的水體中主要是以配

5、合離子的形式存在，降低了水體中銅和氨的濃度，水體毒性降低，銅離子、銅氨離子都有其特定的循環(huán)伏安峰，峰電位只與物種有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)；一定范圍內(nèi)峰電流隨濃度增大，且呈線(xiàn)性關(guān)系。沸石能夠吸附溶液中的銅氨離子，為解釋長(zhǎng)江水高氨氮含量卻無(wú)魚(yú)類(lèi)死亡的現(xiàn)象提供了理論依據(jù)。 4.采用動(dòng)態(tài)吸附法，探討了以天然沸石為濾料處理微污染河水中的氨氮、磷和COD的優(yōu)化條件。并以靜態(tài)吸附法探討了天然沸石吸附河水中氨氮的動(dòng)力學(xué)行為及其在常溫下的等溫吸附曲線(xiàn)。實(shí)