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

1、隨著世界人口的增長和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，富含氮、磷營養(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，無毒無害的優(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，因此對沸石吸附性能的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文在對沸石的結(jié)構(gòu)、沸石吸附動力學(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溶液中氨氮的吸附性能以及對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、：天然沸石對氨氮吸附過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均對沸石吸附氨氮效果有影響；沸石對氨氮吸附過程以離子交換吸附為主。 2.為了提高沸石對溶液中總磷的吸附性能，用AlCl3對天然沸石進(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、接觸時間的影響。實(shí)驗(yàn)得到的鋁改性沸石對磷的吸附效果很好，在pH為7～8、磷濃度小于2mg/L范圍內(nèi)，固液比1∶100時，溶液脫磷率可達(dá)90％。 3.采用循環(huán)伏安法對自配氨氮溶液、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)，與濃度無關(guān)；一定范圍內(nèi)峰電流隨濃度增大，且呈線性關(guān)系。沸石能夠吸附溶液中的銅氨離子，為解釋長江水高氨氮含量卻無魚類死亡的現(xiàn)象提供了理論依據(jù)。 4.采用動態(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力學(xué)行為及其在常溫下的等溫吸附曲線。實(shí)