利用钙型斜发沸石处理氨氮废水

1、利用钙型斜发沸石处理氨氮废水谢英惠,袁俊生,纪志永(河北工业大学化工学院,天津300130摘要:介绍了用钙型斜发沸石处理氨氮废水的方法,研究了钙型斜发沸石对氨氮废水的吸附性能、洗脱蒸氨曲线和斜发沸石在氢氧化钙溶液中的损失。实验结果表明:钙型斜发沸石对铵离子具有很高的选择性和离子交换能力。可长期在氢氧化钙溶液中使用。该方法具有投资低、高效、节能、操作稳定等特点。在处理废水的同时又可回收氨,可创造一定的经济效益。具有较好的应用价值。关键词:钙型斜发沸石;氨氮废水;离子交换中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1002-1264(200306-0073-02R emoval of NH4-N

2、W aste w ater by C a2+-ClinoptiloliteXIE Y ing2hui,Y UAN Jun2sheng,J I Zhi2y ong(School of Chemical Engineering,Hebei University of T echnology,T ianjin300130,China Abstract:The rem oval of amm onia from wastewater by Ca2+-clinoptilolite is introduced togather with s ome discus2 sion of the capacity

3、 of abs orption of Ca2+-clinoptilolite in the NH3-N wastewater,the is otherm of elution process and the Ca2+-clinoptilolites lose in the s olution of Ca(OH2.The experimental results show that Ca2+-clinoptilolite has very high alternative and ion exchange ability to the amm onium ion.It can use in th

4、e s olution of calcium hydroxide for a long time.The process has the characteristics of low investment,high-efficiency,energy -conservation and operating steadily,etc.,which can als o recover amm onia while treating wastewater.S o using this method can create economic benefits and has better value i

5、n the realities.K ey w ords:Ca2+2clinoptilolite;NH4-N wastewater;ion exchange氨氮废水是由氮肥厂和纯碱厂等企业所排放的工业污水。由于我国此类化工厂数量庞大,造成的污染问题十分严重。目前国内外处理氨氮废水较成熟的方法是A/O法,但该方法的缺点是投资大、操作较复杂、操作费用高。用天然斜发沸石处理氨氮废水是一种经济有效的方法1,具有投资低、操作稳定等特点,该方法不仅可以净化污水,而且可以回收氨氮,变废为宝。用斜发沸石处理氨氮废水的传统方法是用钠型沸石吸附氨氮1,用氯化钠溶液洗脱,操作较复杂、能耗高。本实验研究利用钙型斜发沸石

6、去除废水中的氨氮,以氢氧化钙作洗脱再生剂,该方法不需蒸氨装置,洗脱和再生在沸石柱内同时进行,从而大大降低了废水处理的费用。1实验1.1实验原料与试剂原料:氨氮废水(取自化肥厂和纯碱厂、天然斜发沸石(产自内蒙古、氯化钠、氢氧化钠、氢氧化钙。试剂:纳氏试剂(二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾、酒石酸钾钠(K NaC4H6O64H2O、铵氮标准溶液、10%硫酸锌溶液、25%氢氧化钠溶液、0.35%硫代硫酸钠溶液、淀粉-碘化钾试纸。1.2实验装置及分析仪器试验装置见图1 。1.废水罐2.恒温槽3.吸后废水罐4.离子交换柱图1离子交换装置图沸石交换柱(30×2600,两根;PD家用增压泵(一台;MP-

7、30RZ磁力泵(一台;CS501型37第16卷6期2003年12月城市环境与城市生态URBAN E NVIRONME NT&URBAN ECO LOGYV ol16,N o.6Dec.2003基金项目:河北省科技攻关项目(01276719D收稿日期:2003-03-13超级恒温槽(一台;分析仪器:722型分光光度计(一台;电热鼓风干燥箱(天津产(一台;比色管(12个及相配套的比色架移液管、容量瓶等。1.3实验方法将废水通入沸石交换柱,其中氨氮被沸石吸附并进行离子交换生成铵型沸石,流出的达标水可直接排放。沸石柱中的铵型沸石用氢氧化钙洗脱,使铵型沸石再生为钙型沸石和NH 3、H 2O ,氨

8、经通入沸石柱夹套中的加热介质加热蒸出,得副产品氨气,蒸出的氨用盐酸进行吸收得氯化铵溶液而回收。再生为钙型沸石的沸石柱进行下一循环而反复使用。以Z 表示沸石硅铝酸盐骨架,CaZ 表示钙型沸石,NH 4Z 表示铵型沸石。处理过程如下:(1吸附:将废水通入钙型沸石CaZ ,废水中的NH 4+被吸附并与Ca 2+进行离子交换,沸石中的Ca2+进入溶液中,CaZ 形成NH 4Z 。NH 4+(废水+CaZ 吸后废水(达标水+NH 4Z(2再生及蒸氨:用氢氧化钙将NH 4Z 上的NH 4+洗脱下来NH 4Z 再生为CaZ ,同时NH 3H 2O 受热后分解得NH 3及H 2O 。NH 4Z +Ca (OH

9、 2CaZ +NH 4OHNH 4OHNH 3+H 2O2实验结果及讨论2.1钙型沸石氨氮废水氨氮吸附性试验用pH 值为57,氨氮浓度为250mg/L 的废水,以70m L/min 的流速,通入钙型沸石柱,进行氨氮吸附试验2,3,试验结果见图2 。图2钙型沸石对氨氮吸附曲线试验结果表明,当截取吸后废水30L 时,平均氨氮浓度为24.18mg/L ,达到国家环保标准要求的工业废水氨氮含量小于25mg/L 的要求。2.2洗脱试验由钙型沸石吸附试验计算出沸石吸附氨氮总量,在沸石柱内通入氢氧化钙溶液后,加热至100110,进行洗脱蒸氨试验,试验结果见图3 。图3洗脱蒸氨曲线图3中,蒸氨总量为16g ,

10、洗脱率达96.4%,因此该工艺时间短,洗脱效率高,可节约能量及提高生产效率。2.3沸石寿命实验为检验沸石由于氢氧化钙处理的损失情况,进行了沸石的寿命试验,试验方法:将10g 沸石加入40g/L 的Ca (OH 2溶液中,于100120之间进行煮沸,每3h 取样,然后进行烘干称重。试验结果表明,开始沸石质量略有下降,随着时间的延长,沸石质量逐渐趋于稳定,说明Ca (OH 2溶液对沸石的影响不大。3结论3.1采用无机离子交换法,利用钙型斜发沸石处理氨氮废水是一种经济、实用的方法,处理后废水氨氮含量小于25mg/L ,达到国家排放标准。3.2氨氮废水处理工艺简捷、可靠、能耗低、投资少,在处理废水的同时又可回收氨,可创造一定的经济效益。3.3该工艺与其他处理氨氮废水的生产工艺相比,具有高效、节能、低成本等显著优势。从而为全国的氮肥和纯碱以及相关行业的氨氮废水处理,保护自然环境,提供一条可靠的技术途径。3.4钙型斜发沸石对铵离子有很高的选择性和较好的离子交换能力,为该工艺的推广利用提供了理论基础。参考文献1张铨昌,杨华蕊,韩成.天然沸石离子交换性能及其应用M.北京:科学出版社,1