對(duì)天然沸石及其改性后對(duì)水體中低濃度氨氮的吸附去除進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)吸附時(shí)間是90min，廢水pH值為5左右時(shí)，天然沸石粉的氨氮去除率達(dá)54.77%，吸附氨氮的效果最好；天然沸石粉在100℃下，經(jīng)0.3mol/L的氯化鈉溶液改性效果最好，改性沸石粉在吸附時(shí)間60min，pH為5時(shí)，氨氮去除率達(dá)98.85%，吸附氨氮的效果最好。

一、背景闡述

城市污水以及部分工業(yè)廢水中存在含氮污染物，排放水體可能會(huì)導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，即使經(jīng)過處理的污水，其TN含量一般仍然會(huì)達(dá)到15mg/L以上，遠(yuǎn)高于導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮含量水平。所以，如何對(duì)一般污水處理工藝的出水中低濃度含氮污染物進(jìn)行處理，降低水環(huán)境污染壓力成為了近期水污染防治的熱點(diǎn)之一。沸石是一種呈架狀結(jié)構(gòu)的多孔性含水鋁硅酸鹽礦物的總稱，其具有單斜晶體，即有分子篩性質(zhì)的硅氧四面體和鋁氧四面體，對(duì)于尺寸小于其孔徑的分子(如NH4+)有較高的選擇吸附特性，且其交換能力遠(yuǎn)大于活性炭和離子交換樹脂。另外，已有研究表明，對(duì)天然沸石進(jìn)行合理的改性，能顯著提高沸石的吸附容量。

二、實(shí)驗(yàn)方法

在城市污水處理廠的二級(jí)出水中，氨氮濃度一般小于25mg/L，所以，本研究采用分析純NH4Cl配置的模擬廢水，氨氮的初始濃度約為25mg/L。實(shí)驗(yàn)中，首先考察天然沸石吸附氨氮的工藝條件，確定運(yùn)行參數(shù)(廢水的pH值、吸附時(shí)間)。然后進(jìn)行沸石改性試驗(yàn)，分別考察了氯化鈉溶液的濃度、改性時(shí)間、氯化鈉溶液的溫度對(duì)沸石粉吸附氨氮的影響，確定了沸石粉的最佳改性方法，接著研究最佳改性后的沸石粉吸附氨氮的最優(yōu)pH值、吸附時(shí)間。最后，比較改性前后的沸石粉對(duì)氨氮的吸附效果。

三、結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)中，取6份pH值為5的100mL的模擬廢水，再分別加入1g天然沸石粉，在30℃下分別振蕩10、30、40、60、90、120min后，離心并測(cè)其上層清液的氨氮濃度，結(jié)果如圖2。隨著吸附時(shí)間的增長(zhǎng)，氨氮的去除率逐漸升高，90min吸附接近平衡，氨氮的去除率達(dá)54.77%，對(duì)應(yīng)的吸附容量1.369mg/g，其后去除率增長(zhǎng)趨于平緩

一方面，沸石粉中可交換的陽離子原本保持著電中性，由于NaCl溶液溫度的升高使得這些陽離子能夠更迅速地被鈉離子交換。另一方面，沸石粉中的水合陽離子在100℃時(shí)容易發(fā)生可逆脫水，對(duì)鈉離子的交換有利。并且溫度達(dá)到100℃時(shí)，原本充滿在沸石粉的孔道和空腔中的水分子可以蒸發(fā)除去，從而增大了沸石粉的孔隙度，使吸附能力提高。

總之，天然沸石粉可以吸附廢水中的氨氮，但其吸附性能有一定的局限性。天然沸石粉在吸附廢水中的氨氮時(shí)，最佳工藝條件是pH值為5，吸附時(shí)間為90min，此時(shí)天然沸石粉吸附氨氮的去除率高達(dá)54.77%，氨氮吸附容量為1.369mg/g。