代學(xué)民 陳 瓊 呂 顯 張守明

(1.河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000;2.張北縣規(guī)劃局，河北 張家口 075000)

0 引 言

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，河流、湖泊和水庫等水域由于生活污水、工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)廢水的排入而受到了不同程度的污染，而氨氮是主要的污染物.水體中的高濃度的氨氮會增加給水處理的難度，常規(guī)的給水處理工藝很難去除水體中的氨氮，飲用水的水質(zhì)很難得到保證.現(xiàn)在，好多給水處理廠還是采用氯消毒，含有氨氮的水用氯消毒時，氨氮會和氯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氯胺的產(chǎn)物，這樣將增加氯的投加量和降低消毒效率.

近年來，國內(nèi)外用沸石作為吸附劑去除水中氨氮的研究還比較少.本文主要針對沸石對氨氮的吸附來對沸石的靜態(tài)吸附性能進(jìn)行試驗(yàn)及分析.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

電子天平、TU-1900雙光束紫外可見分光光度計、DELTA 320 PH計、移液管、錐形瓶、振蕩器、濾膜、容量瓶等.

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

浙江縉云的天然斜發(fā)沸石、氯化銨、高錳酸鉀、蒸餾水等.

2 結(jié)果與討論

2.1 沸石對氨氮靜態(tài)吸附

微污染飲用水源水氨氮為0.50 mg/L～3.30 mg/L，如果水源水被嚴(yán)重污染時，氨氮可達(dá)5.00 mg/L～7.00 mg/L.為了很好的模擬微污染飲用水源水，用氯化銨和蒸餾水配制5.00 mg/L的氨氮使用溶液作為微污染飲用水源水.

在250 mL錐形瓶中加入100 L配制好的氨氮使用溶液，接著投加準(zhǔn)確稱取1 g的沸石，把錐形瓶放在振蕩器中振蕩，記錄隨時間變化過程中氨氮濃度的變化.作出溶液中氨氮的濃度和去除率變化隨時間變化關(guān)系如圖1所示.

圖1 溶液中氨氮的濃度和去除率變化隨時間變化關(guān)系

由圖1可知，在0 min～10 min吸附時間中，沸石對氨氮的去除效率快速上升，而溶液中氨氮的濃度則快速下降；在10 min～30 min吸附時間中，氨氮的去除率和氨氮濃度曲線逐漸變得平滑.30 min中后，氨氮濃度下降變慢，氨氮的去除率上升也就變得慢了，整個沸石吸附氨氮的體系漸漸趨于平衡.可見沸石具有“快速吸附、緩慢平衡”的特點(diǎn).在10 min時，錐形瓶中氨氮的濃度為1.31 mg/L，沸石對氨氮的去除率為73.8%；在20 min時，錐形瓶中氨氮的濃度為0.96 mg/L，沸石對氨氮的去除率為80.8%；在30 min時，錐形瓶中氨氮的濃度為0.65 mg/L，沸石對氨氮的去除率為87%；30 min以后，沸石對氨氮的去除率增加不大.

2.2 沸石吸附對溶液pH的影響

在五個250 mL錐形瓶中，分別加入100 mL氨氮濃度為10 mg/L，20 mg/L，40 mg/L，80 mg/L和100 mg/L用氯化銨和蒸餾水配制的使用溶液，再分別投入1 g沸石，測量各個錐形瓶中溶液的pH值，接著，把五個錐形瓶用振蕩器振蕩1小時，靜置15 min，取上清液測定溶液的pH，作圖，如圖2所示.

圖2 沸石吸附前后溶液pH的變化

由圖2可知，沸石吸附后溶液PH值高于沒有吸附的溶液PH值.是由于溶液中的NH4+取代了沸石晶體中Na+等平衡電荷離子，而沸石晶體中Na+等平衡電荷離子進(jìn)入溶液，這樣溶液的pH值升高.所以，沸石對含有氨氮的溶液處理除了吸附作用以外還有離子交換作用.可見，沸石和含氨氮的溶液發(fā)生吸附作用和離子交換作用之后，會造成其出水pH升高.

2.3 沸石的有機(jī)物靜態(tài)吸附

在附近微污染的河流取水樣，測定CODMn和UV254，接下來，在250 mL錐形瓶中加入100 mL水樣，投入1 g沸石，振蕩1小時，靜置15 min，取上清液分別測定CODMn和UV254.連續(xù)3日取水樣測定，數(shù)據(jù)見表1.

表1 沸石吸附水樣中有機(jī)物的情況

由表1可知，連續(xù)3日水樣的CODMn為5.88 mg/L～6.73 mg/L，而沸石對CODMn的去除率為2.89%～3.78%.沸石對CODMn的去除率不高，是由于沸石的內(nèi)部孔徑很小，平均孔徑為3.5?～4?，所以，一些分子直徑較大的有機(jī)物分子無法進(jìn)入沸石內(nèi)部孔道，從而只能在沸石的表面吸附，使沸石的吸附效果降低.連續(xù)3日水樣的UV254為0.2089 cm-1～0.2127 cm-1，而沸石對UV254的去除率為5.41%～6.82%.可見沸石對水樣中的UV254有一定的去除效果.

3 結(jié) 論

(1)沸石對銨離子具有很強(qiáng)的選擇性離子交換和吸附能力.

(2)沸石具有“快速吸附、緩慢平衡”的特點(diǎn).在10 min時，錐形瓶中氨氮的濃度為1.31 mg/L，沸石對氨氮的去除率為73.8%；在20 min時，錐形瓶中氨氮的濃度為0.96 mg/L，沸石對氨氮的去除率為80.8%；在30 min時，錐形瓶中氨氮的濃度為0.65 mg/L，沸石對氨氮的去除率為87%；30 min以后，沸石對氨氮的去除率增加不大.

(3)沸石和含氨氮的溶液發(fā)生吸附作用和離子交換作用之后，會造成其出水pH升高.

(4)沸石對微污染河水的CODMn的去除率為2.89%～3.78%，對微污染河水的UV254的去除率為5.41%～6.82%.

參 考 文 獻(xiàn)

[1]譚萬春.沸石用于水中有機(jī)微污染物質(zhì)的去除[J].非金屬礦,2011(2)

[2]孫迎雪.微污染水源飲用水處理理論及工程應(yīng)用[M].第1版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.6