隨著城市人口的日益膨脹和工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，氨氮污染的來源越來越廣泛，排放量也越來越大，氨氮的污染日益嚴重。氨氮排入水體，容易引起水中藻類及其他微生物大置繁殖，形成富營養(yǎng)化污染，這不但會使水中溶解氧下降，魚類大量死亡，嚴重時甚至會影響飲水安全。因此，去除水體中的氨氮對于防治水體富營養(yǎng)化和保障水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)至關重要。

沸石是含水多孔鋁硅酸鹽的總稱，其結(jié)晶構(gòu)造主要由（SiO）四面體組成，其中部分Si4+為Al3+取代，導致負電荷過剩，因此，結(jié)構(gòu)中有堿金屬（堿土金屬）等平衡電荷的離子。同時沸石構(gòu)架中有一定孔徑的空腔和孔道，決定了其具有吸附、離子交換等性質(zhì)，因此其對氨氮具有很強的選擇性吸附能力，因而可被應用于氨氮廢水的處理。對沸石處理氨氮廢水進行了許多研究，但是吸附動力學和等溫吸附的研究結(jié)果不盡相同，尤其是對沸石飽和吸附量的研究鮮見報道，因此有必要做進一步研究。本實驗探討了氨氮濃度、溫度、時間、沸石粒徑對天然沸石吸附氨氮的影響，研究了沸石對氨氮的動態(tài)吸附過程，旨在探索沸石對氨氮吸附的規(guī)律，為沸石用于氨氮廢水處理奠定基礎。

吸附動力學研究

通過在不同溫度下進行試驗，研究不同時間內(nèi)沸石對氨氮的吸附量，進而得出反應速率變化的規(guī)律和物質(zhì)濃度隨時間變化的規(guī)律。沸石對氨氮的吸附量隨時間而變化見圖1。在不同溫度下，沸石對氨氮的吸附量都是隨著時間的增加而增加，但并不一定隨著溫度的升高而增加。在吸附反應初始階段（0~60min），沸石對氨氮的吸附速率較大，吸附量上升很快，隨著吸附反應的不斷進行，吸附速率降低，在360min后吸附基本達到平衡。沸石對氨氮的快速吸附階段是氨氮在沸石表面和內(nèi)部孔隙中的擴散吸附過程，第二階段為平衡吸附過程，此時吸附速率隨著溶液中氨氮濃度的降低而變慢，最終達到固液兩相平衡。10、25℃和40℃下的平衡吸附容量分別為3.60、4.05mg·g-1和3.87mg·g-1左右。采用SPSS軟件進行處理間多重比較LSD分析，結(jié)果表明在3種溫度下沸石對氨氮的吸附容量有顯著性差異（P<0.05）。為了進一步描述沸石對氨氮吸附過程的動力學特征，利用圖1中的數(shù)據(jù)，用以下準二級動力學方程進行擬合：t/Qt=1/（k·2Qe2）+t/Qe式中：t為吸附時間（min）；Qt為t時刻的吸附量（mg·g-1）；Qe為平衡吸附量（mg·g-1）；k2為二級吸附速率常數(shù)（g·mg-1·min-1）。不同溫度下沸石對氨氮吸附過程的動力學參數(shù)列于表1。

表1中數(shù)據(jù)顯示，k2隨著吸附溫度的升高而增大，說明在10~40℃的范圍內(nèi)，沸石對氨氮的吸附速率是隨著溫度的升高而加快。其中二級吸附動力學方程的相關系數(shù)R2在各個溫度下均達0.999以上，通過模型計算出的10、25℃和40℃下的平衡吸附質(zhì)量分別為3.373、4.115、3.89mg·g-1，與實驗測定值十分接近，因此準二級吸附動力學模型可以較好地描述該吸附過程。但是，在10~40℃的溫度下，沸石的平衡吸附量并不和溫度成正比，在25℃下沸石的平衡吸附量最大，可能在25℃下更有利于沸石吸附反應的進行。