氨氮排入海洋、湖泊、河流及其他水體時可引起水體富營養(yǎng)化,嚴(yán)重時會使水中溶解氧下降,魚類大量死亡。因而,在水資源短缺和水污染日益嚴(yán)重的今天,經(jīng)濟(jì)有效的控制氨氮廢水有重要的研究價值。

水中氨氮的處理方法主要有生物硝化法，氣體吹脫法和離子交換法等。生物硝化法無污染,能耗低,但其轉(zhuǎn)換作用緩慢,去除難以徹底。氣體吹脫法工藝簡單,投資較低,但易造成二次污染。而離子交換法是通過對氨離子有很強(qiáng)選擇吸附作用的材料去除水中氨氮的方法,反應(yīng)過程穩(wěn)定,吸附劑可再生利用,處理成本較低,因此占據(jù)著很重要的地位。常見的吸附材料有活性炭、硅膠、蒙脫石、氧化鋁和沸石等。

沸石是一種廉價的非金屬礦物材料,具有穩(wěn)定的硅(鋁)氧四面體結(jié)構(gòu)。沸石的多孔性、高比表面積和陽離子交換特性使得其在分子篩、化學(xué)催化、吸附和陽離子交換方面具有廣泛的應(yīng)用價值。通過適當(dāng)改性處理后,沸石的吸附和離子交換能力將更為突出。例如,通過熱酸浸泡,熱堿浸泡,焙燒改性,鎂鹽浸泡,β-環(huán)糊精改性,半胱胺鹽酸鹽改性等方式,可以改變天然沸石的物理化學(xué)特性,清理沸石孔道中的雜質(zhì),提高沸石比表面積,從而提高沸石的吸附量。

在實(shí)驗中，用已配制的1000mg/L氨氮儲備液配制一定濃度的氨氮溶液于250mL三角燒瓶中，分別加入一定量的改性沸石,然后放入恒溫振蕩箱中，在一定溫度下以180r/min的速度振蕩，直至達(dá)到吸附平衡。進(jìn)行吸附實(shí)驗，用1mol/LNaOH和1mol/LHCl調(diào)節(jié)溶液的pH，將其放入恒溫振蕩培養(yǎng)箱中振蕩12h。為了保證所得數(shù)據(jù)與取樣時間的一致性，在不同時間吸取上清液并在3200r/min離心2min，用分光光度法測量上清液的氨氮濃度。通過測吸附前后的溶液中氨氮濃度，計算吸附量。

通過實(shí)驗對天然沸石和NaCl改性沸石吸附水中氨氮的性能進(jìn)行了對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)初始pH為7，沸石投加量為8g/L，初始氨氮濃度為120mg/L，溫度為25℃，反應(yīng)時間為12h時，天然沸石和NaCl改性沸石對水中氨氮的吸附量分別為4.96mg/L和10.25mg/L。NaCl改性沸石對水中氨氮吸附性能明顯高于天然沸石，這主要?dú)w功于經(jīng)過NaCl改性后進(jìn)入到沸石內(nèi)部的Na+與水中氨氮進(jìn)行了離子交換作用。