改性斜发沸石处理高浓度氨氮废水
摘要：采用NaOH碱熔法对缙云斜发沸石进行处理,采用正交实验对碱熔法改性沸石的最佳条件进行了选择并对改性前后的沸石进行粉末X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)和扫描电镜(SEM)表征；详细研究了所得改性沸石在氨氮废水处理中的净化性能。结果表明,处理沸石的水热温度对氨氮去除效果的影响最显著；碱熔法处理可使缙云斜发沸石转变为低硅铝比的Na-P型分子筛,它对氨氮废水的NH4+-N具有优异的吸附性能。当改性沸石投加量为5g,对100mL浓度为1000mg·L-1氨氮溶液,氨氮去除率可达77.8%,改性沸石吸附NH4+-N是一快速吸附过程,且能较好地符合Langmuir吸附等温模式,偏向于单分子层的吸附。
关键词：氨氮废水，正交试验，Na-P型分子筛，Langmuir吸附
随着工业的发展，中（50-500mgNH3-N·L-1）、高(＞500mgNH3-N·L-1)浓度的氨氮废水排放日益增多。在过高浓度氨氮废水中，氨氮可被微生物转化为毒害较大的硝态氮、亚硝态氮等，易对人体及水中生物产生一定的毒害作用，也容易引起水中藻类及微生物大量繁殖，形成水体富营养化污染，从而降低水的质量，消耗水体中的溶解氧，致使水中生物死亡。因此，水体中氨氮的去除有至关重要的意义。目前，由于对氨氮废水的控制日益严格，对高浓度氨氮废水的处理愈来愈引起关注。
氨氮去除的方法很多，目前主要有吹脱法、化学沉淀法、硝化与反硝化等。吹脱法所需空气量较大，受环境的温度影响大，能量消耗大，因此运行成本高。硝化与反硝化因微生物对外界环境要求较高，占地面积大、低温时效率低、且操作繁琐，对于高浓度氨氮废水还要大量稀释。化学沉淀法处理费用高，日常维护困难，限制了其广泛应用。这些方法虽然可以有效除去氨氮，但现实应用中存在一定的缺点。
本文采用碱熔-水热法处理沸石可以达到改良沸石品质的目的。在熔融过程中沸石中的硅铝矿物及部分杂质转化为可溶性的硅铝酸盐，加水后又转变成无定型的硅铝酸盐凝胶，水热反应形成新的高纯度分子筛。通过控制整个过程，得到低硅铝比的分子筛，从而增加分子筛中阳离子交换点，增大分子筛的阳离子交换容量。KangSJ等人就通过碱熔-水热法改性韩国天然沸石,得到了高纯度的合成沸石Na-P、Na-X和羟基方钠石。本文在此基础上，对缙云斜发沸石进行碱熔法改性，通过正交试验确定了改性的最佳用量及条件，并且探讨了改性产物对氨氮吸附的动力学研究，为高浓度氨氮废水处理提供了理论依据。
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