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出水氨氮超標(biāo) 有哪些有效的應(yīng)急手段(三)
時(shí)間:2022-08-20 09:34:19   訪客:667

二、沸石吸附法除氨氮
   
   沸石對(duì)氨氮的去除以物理吸附作用與離子交換作用為主,其吸附作用具有“快速吸附,緩慢平衡”的特點(diǎn)。
   
   1、吸附作用

   
   在沸石的組成結(jié)構(gòu)中,[SiO4]和[AlO4]以共角頂?shù)男问铰?lián)成硅鋁氧格架,在格架中形成了許多寬闊的孔穴和孔道(占晶體總體積的50%以上),使得天然沸石具有比表面積大(通常在440~1030㎡/g);天然沸石往往孔徑均勻,因而可以產(chǎn)生“超孔效應(yīng)”;在沸石表面所具有的強(qiáng)大色散力作用下,沸石孔穴中分布的陽(yáng)離子和部分架氧所具有的負(fù)電荷相互平衡,使得沸石又具有較強(qiáng)的色散力和靜電力作用;加之沸石所特有的分子結(jié)構(gòu)而形成的較大靜電引力,使沸石具有相當(dāng)大的引力場(chǎng),由以上四種因素的綜合作用使得沸石具有很強(qiáng)的吸附性,與其他吸附劑相比,沸石具有吸附量大、高選擇性和高效吸附等特點(diǎn)。
   
   2、離子交換作用
   
   離子交換是指沸石晶體內(nèi)部陽(yáng)離子與廢水中  NH4+進(jìn)行交換的化學(xué)過(guò)程:在硅(鋁)氧四面體基本單元中,部分氧原子的價(jià)鍵未得到中和,使整個(gè)四面體基本單元帶有部分的負(fù)電荷,為達(dá)到電性中和,該四面體基本單元中缺少的正電荷會(huì)由附近帶正電的金屬離子陽(yáng)離子(如  K+、Na+、Ca2+、Mg2+)來(lái)補(bǔ)償;廢水中的 NH4+直徑小于沸石的孔穴通道直徑,通過(guò)沸石的吸附作用容易進(jìn)入孔穴到達(dá)沸石表面,并與沸石晶格中金屬離子陽(yáng)離子發(fā)生交換并將其置換下來(lái),而且離子交換后的沸石并不發(fā)生結(jié)構(gòu)變化,這使沸石具有離子交換特性。廢水中  NH4+與沸石中金屬離子陽(yáng)離子發(fā)生交換反應(yīng),使廢水中 NH4+減少,從而實(shí)現(xiàn)沸石對(duì)氨氮的去除作用。
   
   3、吸附作用影響因素
   
   1)沸石投加量及沸石粒徑對(duì)氨氮去除效果的影響
   
   在一定范圍內(nèi),沸石用量增加,NH4-N 去除率也增加。但并非用量越多去除效果越好,有研究表明:沸石用量在 2g/L 以上時(shí),去除效果并未明顯增加,另外再增加沸石用量從經(jīng)濟(jì)角度也是不科學(xué)的。楊勝科等研究發(fā)現(xiàn):1g  沸石就可以將 200mL 水樣中1mg/L NH4+降至0.2mg/L 以下,此時(shí)已低于國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn),再增加沸石用量,并未顯著地提高  NH4+的去除率,相反卻使水質(zhì)產(chǎn)生渾濁,從而影響水體的渾濁度指標(biāo),并易使比色測(cè)定誤差增大,為此針對(duì)不同成分的含氨氮水,應(yīng)將沸石用量控制在一定的范圍內(nèi)。
   
   2)溫度對(duì)氨氮去除效果的影響
   
   沸石對(duì)氨氮的去除效果與廢水的溫度有著密切關(guān)系:隨著溫
   
   度升高,沸石對(duì)氨氮的吸附能力加強(qiáng),因?yàn)闇囟鹊纳?使得 NH4+離 子動(dòng)能增加, 運(yùn)動(dòng)頻率也隨之增加, 運(yùn)動(dòng)頻率較高的  NH4+離子更容易深入到沸石空穴中而被交換吸附。
   
   3)pH對(duì)氨氮去除效果的影響
   
   沸石對(duì)氨氮的去除隨廢水 pH 值的增加而先增大后減小[7]:當(dāng)溶液偏酸性時(shí),溶液中存在大量的 H+,H+的半徑要遠(yuǎn)小 NH4+的半徑, 比  NH4+更容易與沸石上的金屬陽(yáng)離子發(fā)生交換,不利于 NH4+的交換;當(dāng)溶液偏堿性時(shí),OH-與 NH4+發(fā)生中和反應(yīng),生成  NH3,使得水中氨氮以分子形態(tài)存在, NH3 不能與沸石進(jìn)行離子交換,僅吸附現(xiàn)象起作用,氨氮去除能力下降。
   
   參考資料:[1]陳春霧. 折點(diǎn)加氯及其應(yīng)用[J]. 城鎮(zhèn)供水, 2010(4):3.;[1]王文冬, 楊穎顯.  沸石對(duì)水體中氨氮去除機(jī)理及影響因素研究[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新, 2013, 000(028):124-124.    

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