人造沸石吸附去除养殖海水中的氨氮

1、人造沸石吸附去除养殖海水中的氨氮涕石是一种呈结晶阴离子型架状结构的多孔硅启战盐矿物质.是30多种沸石族矿物的总称样彿石仙格内部有许多大小旬一的孔穴和通道.孔穴逋过开口的通道彼此榕连”悝沸柱的表面枳巨大，达400如血山中貝有良好的吸附性能，可作为忧良吸附列用F水处理.构厳沸石结晶阴离子型架状结构的戢基本单位足硅氣6）四面怵和铝缸（AIOO四面休窮在这种四面休中.中心是硅（或第）原子*毎个辻（或铝）原子的周围有4个丸原子吝个硅氧四面体通过处于匹面体顶富的氟原子互相连接起来，一形成所谓的巨大分子.梵中在钳氣四廁体中由于一个氧原子的价电子没有得到反电荷使得整个常辄四面体带有一个负电为保持电中性附近必须

2、有个带正:电荷的金尿阳离子（M。来抵消（通常足碱金尿或戦土金届离子这些阳离子和铝硅般抉结合相当弱，具有很大的流动性”极易和周围水溶蔽中的阳离子发生左换作用”交换涪的沸石结枸不被破坏沸石的这种站掬决定了它具有离子交换性.沸石具有空附的骨架结构，晶穴体枳釣为总休枳的40%50%,独特的品体结构径其具有大量均匀的微孔*孔轻大多在Inm以下。其均匀的徽孔与一般物质的分子大小相为，由此形成F分子彌的选择吸附持性即湍石孔径的大小决定只有比沸石孔径小的分子或离子才能进入.鴻石妁这种结晶阴离子架状结构.产生了特定的阳离子选痒爛序，这是由该结构产生的静电吸附选撵效应和分子筛选择效何共冋形成的。方i5b毎一种沸石

3、都有自己特定的结晶阴厲子格鑒井产I各自特定的电场.8种阳离子与每种沸石牌架及其相技的电场闾相互作用的方式不一样.便得碉石弓各种阳离子的亲和力也不一样，产生了特定的阳离子静电啖附选择效应*気一方面；律种阳离予在忒中形成的水含离子半径不同使御进入沸石熾孔的难易程度不I亂从而产生了分子筛选择效应.沸石蛊子交换脫氨氮沸石有特定的阳离子交换顺序.通常斛发沸石的阳离予交擬顺序为：Cs+Rb*NH/K*Na*LiBa*Sr+Ca2+Mg+*4.1.2. 影响沸石吸附脱氨氮的因素吸附容量和吸附速率是评价沸石填充柱性能的两个关键指标.彩响沸石离子交换柱性能的因素牧多，其中主要的影响因素有：pH值、水力负荷、沸石

4、粒径、污水组成、交换床高度等.一般控制pH在48之间。pH过低时T会与NHq发生交换竞争，因为水合NH4的直径为0.286nm,水合直径为0.240nni,两者均可以进入沸石孔道.pH过高时，水中主要以游离NR的形态存在，如209、pH-IO.O时，氨水溶液中NHj占80%此外，沸石的预处理，进水锁的浓度对沸石离子交换性能也有一定的影响。4.13.研究问题的提出有研究表明.人造涕石对氮氮的吸附容虽比天然沸石大十倍以上【珂，而U沸石的粒径越小，沸石相对富集，接触表面较大，交换容韋相对较大，且粒度越细，氨氮的去除速率越快卩叫目前井没有针对养殖海水中的氮氮的效果特别好的处理方法和技术，作者试田将人造

5、沸石运用于养殖海水的净化处理，提索其吸附处理海水中氨氮的可行性。可以预期，由于海水的盐度其中大蜃存在的钠、钾离子将对废水吸附馁氮带来很大的干扰.4.2试验设计421.三种人造沸石吸附处理高浓度模拟氮氮废水的试验取三个500mL烧杯，各加入含氨氮为1.00mg/mL的芒备液200.0mL（该溶液含気氮200mg）,调节pH值至&00左右，然后各加入4.00g三种不同粒径的人造沸石，在脱色摇床上定时处理60min毎隔lOmin,吸取0.50mL上清液过滤岳加入到25mL比色管中，用试验用纯水扁释至刻线，加入3.0mL掩般一缓冲剂，混匀，加入I.OmL纳氏试剂，混匀。放置15min后，在波长420n

6、m处，lOnun比色皿，水为参比，测员处理后水样吸光度.4.12.三种人造沸石吸附处理中瑕度模拟氨氮废水的试验准确吸取lO.OOmLl.OOmmL的氨氮贮备液，稀释定容至500mL.配制得含氨氮为20.00mg/L的中浓度氨氮模拟废水溶液。取三个250mL烧杯，各加入含氨氮为20.00吨/L的中浓度氨氨模拟废水溶液lOO.OmL（该溶液含氨氮2.0mg）,调节pH值至8.00左右.然后各加入l.OOg三种不同粒径的人造沸石，在脱色摘床上定时处理60mino每隔10min,吸取2.00niL上清液.过滤后加入到25inL比色管中，用试验用纯水稀释至刻线.加入J.OmL掩蔽一缓冲剂，混匀，加入l.

7、OmL纳氏试剂，混匀。放置15min后，在波K420nm处，10mm比色皿，水为参比，测虽处理后水样吸光度。4.2.3. 三种人造沸石直接处理海水养殖废水的试验取三个250mL烧杯，各加入过滤后的海水养埴废水100mL（该溶液含氨琴O.356mg）,然后各加入l.OOg三种不同粒径的人造沸石，在脱色摇床上定时处理60tnin.毎隔10min,吸取2.00mL上清液，过滤后加入到25mL比色管中，用试验用纯水稀释至刻线，加入3.0mL掩蔽一缓冲剂，混匀，加入l.OmL纳氏试剂,混匀.放S15min后.在波长420nm处10mm比色皿，水为参比，测量处理后水样吸光度.43试验结果及分析4.3.1.

8、高浓度模拟氨氮废水试验结果*4-1人迨梆石处理烏浓度棋KGA氢废水实欣故惟时间(min)102030405060A0.2650.1340.1300.1350.1570.172权止R吸光度0.2680.1330.1270.1340.1580.181C0.2640.1360.1280.1290.1550J76A0.0380.0180.0170.0180.0200.023讯纵含量b（no0.0380.0170.0160.0170.0210.025v11/c0.0380.0190.0170.0170.0200.024鴻石A46.248.248348.248047.7吸附容显B46.248348.448

9、347.947.5(mg/g)c46.24&148.348.34&047.6A92496.496.696.496.095.4去除百分宅（）92496696.896695.895.0C92.496.296.696.696.095.2注：20目70目人造沸石为A组数据：40目、60目人造沸石为B组数据：60目、80B人造沸石为C组数据；氨氮含量根据前述标准曲线校正方程计算得到,表中数据显示，人造沸石对较的吸附速率快，在处理lOmin后吸附容量己经达到46.2mg/g0隔后吸附容壘缓慢增加，在30min时达到最大值，可以椎断此时已经吸附饱和。在30min后，吸附容量略有下降，这是因为，人造沸石去除萤

10、根的原理是离子交换选择性吸附，离子交换吸附发生后，本来结合在人造沸石孔道中的阳离子（主要为Na+或K+）被交换进入溶液，随着时间的增加，溶裁中能发生竞争性吸附的阳离子浓度在增大.这种动态的过程一直存在，可以推测用人造沸石处理含钱废水存在一个最佳处理时间，时间延长后吸附容蚤会路有下降，实验数据证明了这一点.表41的离浓度模拟处理数据Z所以出现30min后对狡吸附容量有所下降.是因为在30分钟时吸附已经饱和，再增加处理时闾反而会导致其他阳离了侬度远远超过残留饺根浓度而产生竞争吸附.实验数据显示，三种不同粒径的人造沸石对高浓度氨氮模拟废水的处理结果没有显着区别。沸石吸附容fit在JOmin左右达到饱

11、和.在30min后略有下降，吸附速率快，吸附容呈可以达到48.4mg/mL,去除百分澄可以达到96.8%。4.3.2.三种人造沸石吸附处理中浓度模拟强氮废水的试验结果表4*2人适浸石处理中说度悽播富虫废水实验政常时间(min)102030405060AMthim0.0330.0260.0090.0080.0090.009.枝1k吸光度0.0230.0250.0090.0070.0080.007C0.0270.0250.0060.0080.0080.006AteeZw0.00420.00340.00110.00100.00110.00H氨凰含口M（mg）0.00290.00320.00110.0

12、0090.00100.0009C0.00360.00320.00080.00100.00100.0008氨奴去A97.99&399.4599.599.4599.45除百分B98.5598.4994599.5599.599.55載）c98.298.499.4699.599.599.46注：20目70目人造沸石为A组数据：40目）目人造沸石为B组数据：60目70目人适沸石为C组数彊：氨氮含显根据前述标淮曲线枝正方程卜月得到.表中数据显示，人造沸石对绞的吸附速率快，在处理lOmin后去除百分率己经达到约98%随后去除百分率缓慢增加，在40min时达到最大值接近100%。在40min后，氨氮去除率基本

13、维持不变。时间的延长对吸附容虽的影响不明显,可以解释为：在中浓度槐拟废水中，竞争阳离子浓度和鞍离子浓度都较低，在实验过程中，人造沸石未达到饱和吸附.实验数据显示，三种人造沸石吸附处理中浓度模拟氮兌废水，结果无显著性差异。氨氮去除百分率接近100%,说明人造沸石用于模拟氨氮废水的处理效果优异.43.3. 三种人造沸石直接处理海水养鬼废水的试鲨结果丧4.3人谥濱石处理海水养琐域水实敎飲増时间(min)102030405060枝正吸光度A0.0170.0130.0090.0080.0090.010B0.0170.0140.0090.0070.0080.011C0.0160.0140.0080.009

14、0.0090.013量(mg)A0.00220.00160.00120.00110.00120.0013B0.00220.00170.00120.00100.00110.0014C0.00210.00170.00II0.00120.00120.0016A38.25566.36966.363.5除百分B38252.266.371.96960.7率（）C41.052.269.166.366.355.1.注：20H-40冃人造沸石为A組数据：40目S目人造沸石为B组数据：60目80目人造涝石为C组数抵：秋氨含昼根据前述标准曲线校正方毘计算得到。根掘前面检测的结果，海水养幣废水样品中的氨気含园为1.7

15、8吨几表中数据显示.人造沸石对养殖海水中彼的吸附效果明显不如处理模拟废水.从前30min的数jg看，人造沸石对养殖海水中的钱的吸附相对比较缓慢.在40minIFt氨氮去除百分率达到晟大值.约70%。此后気氮去除率略有卜降.对实验数据的解释：养殖海水中的刃虱含量本来就很低（本实验所用的养疽海水氨氮含锻为为l.78mg/L）,因此.人造沸石庄吸阳钱根的同时，还吸附了其他存在于溶液中的钾离子和钠离子，这将导致氨氮去除百分率随时间增加缓慢。过久的处理时间(60min),可能导致海水大里存在的钠理离子产生竞争吸附。实验数据显示，人造沸石能够有效去除海水养殖废水中的氨氮，蛊高氨氮去除百分率为719%处理后最低样品氨氮浓度为：O.OOlOmgxlOOOmL/L2.00mL=0.50mg/L按照海水氮氮总氨与非离子氨的换算关系川，可以计算得此时(pH-7.80)非离子氨浓度约O.O14R10L。虽然非离子氨指标达标，但在未考虑硝酸盐与亚硝酸盐情况下，无机氮指标己经超标标。将人造沸石应用于养殖海水的氮氮去除时，存在一个最佳处理时何(40min),延长处理时间并不能增加氨氮去除百分率，反而会因为海水中大呈存在的钠、钾离子产生的竞争吸附而导致处理效果下降.4.4结论人造沸石对氨氮有很大的吸附容虽，吸附速奉快，三种不同粒径的人造沸石的吸附性能没