亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        EDTA改性沸石吸附去除低濃度氨氮的實(shí)驗(yàn)研究

        2021-05-20 09:43:34張濤趙永紅成先雄
        應(yīng)用化工 2021年4期
        關(guān)鍵詞:沸石改性實(shí)驗(yàn)

        張濤,趙永紅,成先雄

        (1.電子科技大學(xué)中山學(xué)院 材料與食品學(xué)院,廣東 中山 528400;2.江西理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,江西 贛州 341000)

        據(jù)統(tǒng)計(jì),我國七大水系平均氨氮污染濃度為1.91 mg/L,多數(shù)水系氨氮含量在4 mg/L以上[1]。但我國主流凈水工藝對(duì)氨氮去除能力有限,因此有效去除源水中低濃度氨氮污染已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急[2-3]。近年,沸石陽離子交換吸附被證明能適用于低濃度氨氮去除[4-6]。此外,部分研究者開展了沸石改性研究,如酸[7]、堿[8]及鹽[9-10]改性,以提高沸石吸附容量。

        本文提出EDTA鈉鹽改性天然沸石的方法,充分利用EDTA陰離子的絡(luò)合能力以促進(jìn)Na+進(jìn)入晶格的改性反應(yīng)能較快和較徹底的進(jìn)行,探索EDTA改性沸石的制備過程及應(yīng)用于低濃度氨氮廢水處理的最佳工藝條件,為該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 材料與儀器

        試驗(yàn)用沸石材料來源于云南的天然沸石,先用去離子水洗滌以去除其中殘留可溶性物質(zhì),105 ℃條件下烘干6 h,然后碾碎、過30目篩后保留篩下物備用。實(shí)驗(yàn)氨氮廢水先采用分析純NH4Cl試劑配制成100 mg/L的儲(chǔ)備液,使用時(shí)根據(jù)需要稀釋得到不同濃度的模擬氨氮廢水。實(shí)驗(yàn)所用其他化學(xué)試劑均為分析純,所有化學(xué)試劑均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水。

        普析通用T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì);H380-Pro磁力攪拌器;DHG-9123A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱;SHZ-82氣浴恒溫振蕩器。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1.2.1 EDTA改性沸石制備 配制0.2 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉(亦稱EDTA)溶液,按照固液比1∶20(g/mL) 加入天然沸石材料,在恒溫磁力攪拌器上攪拌反應(yīng)3 h;取下過濾以后反復(fù)用去離子水沖洗沸石5~6次,干燥箱中105 ℃烘干,即得到EDTA改性沸石[9]。

        為了對(duì)比本研究沸石材料與典型NaCl改性沸石的氨氮吸附性能差異,也按照上述步驟制備了0.4 mol/L NaCl和1.0 mol/L NaCl改性的沸石材料。此外,為了分析EDTA對(duì)天然沸石改性過程的機(jī)理,制備過程中分別在攪拌反應(yīng)的不同時(shí)間點(diǎn)(5,10,30,60,120,180 min)采用帶濾膜的注射器進(jìn)行了溶液采樣,每次采樣體積2 mL,稀釋一定倍數(shù)后進(jìn)行Na+濃度分析。

        1.2.2 沸石材料氨氮吸附實(shí)驗(yàn) 取一定量配制的氨氮儲(chǔ)備液并稀釋至一定濃度后作為實(shí)驗(yàn)用模擬氨氮廢水。準(zhǔn)確量取廢水200 mL于錐形瓶中,調(diào)節(jié)廢水pH值至一定值,按要求加入一定量的沸石材料(EDTA改性沸石/NaCl改性沸石/天然沸石),放入氣浴恒溫振蕩器中以120 r/min振蕩速度于設(shè)定溫度下反應(yīng)一定時(shí)間,取出后用0.45 μm濾膜過濾,分析濾液殘留氨氮濃度。所有吸附實(shí)驗(yàn)均做空白對(duì)照,以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性,每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件平行實(shí)驗(yàn)3次。

        1.3 分析與測(cè)試方法

        廢水氨氮濃度采用納氏比色法進(jìn)行測(cè)定,并通過吸附反應(yīng)前后溶液氨氮濃度的變化,計(jì)算氨氮去除率及吸附量。Na+濃度分析采用原子吸收分光光度法。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 EDTA改性沸石吸附性能分析

        為表征EDTA改性沸石對(duì)氨氮的吸附性能,將0.2 mol/L EDTA改性沸石(Z-EDTA0.2)與天然沸石(Z-Nat)、0.4 mol/L NaCl改性沸石(Z-NaCl0.4)和1.0 mol/L NaCl改性沸石(Z-NaCl 1.0)一起進(jìn)行了氨氮吸附實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件包括:初始氨氮廢水濃度10 mg/L,pH值未調(diào)節(jié),沸石投加量5.0 g,反應(yīng)溫度28 ℃,吸附反應(yīng)時(shí)間為120 min。吸附性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

        圖1 不同沸石材料氨氮去除率比較

        由圖1可知,對(duì)低濃度氨氮廢水,4種沸石材料的吸附去除能力從大到小依次為Z-EDTA0.2> Z-NaCl1.0> Z-NaCl0.4> Z-Nat,其中EDTA改性沸石氨氮去除水平可達(dá)99.1%以上,比Z-NaCl1.0沸石提高13.2%,比同Na+濃度改性獲得的Z-NaCl 0.4提高27.6%,比未改性天然沸石提高60.8%;NaCl改性能顯著提升天然沸石的氨氮吸附能力,且提高改性用NaCl溶液濃度可以提高改性沸石;盡管改性溶液Na+濃度超過EDTA溶液1.5倍,改性效果仍明顯低于EDTA的改性效果。分析認(rèn)為:沸石對(duì)氨氮的去除主要依賴于離子交換吸附作用(式1),Na鹽改性可使更多的Na+進(jìn)入晶體孔道,進(jìn)而在氨氮吸附去除中發(fā)揮交換功能;提高Na+濃度進(jìn)行改性操作,有利于反應(yīng)1向右進(jìn)行,使晶格中包含更多的交換能力較強(qiáng)的Na+;使用EDTA改性時(shí),由于EDTA陰離子的存在及其強(qiáng)絡(luò)合能力(式2),能有效降低溶液中的游離金屬離子Mn+的濃度,從而使反應(yīng)(1)能接近完全的向右進(jìn)行,可使沸石中幾乎所有陽離子都被Na+代替,充分提高了其氨氮交換速率及交換總量水平。

        (1)

        (2)

        此外,為了進(jìn)一步分析證明EDTA對(duì)沸石改性的過程機(jī)理,設(shè)計(jì)了對(duì)改性過程中Na+濃度變化的監(jiān)測(cè)分析,分析結(jié)果見圖2。

        圖2 EDTA對(duì)沸石改性過程中溶液Na+濃度變化

        由圖2可知,改性過程進(jìn)行非常迅速,0~10 min之內(nèi)Na+濃度迅速下降69.3%,其后下降速度減緩,經(jīng)過60 min以后Na+濃度基本趨于穩(wěn)定。分析認(rèn)為:改性溶液中Na+濃度確實(shí)發(fā)生了明顯的降低,其主要原因是與沸石晶體中的陽離子發(fā)生了大量的交換吸附作用,Na+替換了沸石晶格中原始的大量雜質(zhì)金屬離子,形成了交換吸附能力強(qiáng)的鈉型沸石,改性交換作用基本能在60 min內(nèi)完成。

        2.2 EDTA沸石吸附低濃度氨氮條件實(shí)驗(yàn)

        2.2.1 不同pH值時(shí)的吸附效果 針對(duì)Z-EDTA 0.2沸石,考察了不同pH條件對(duì)低濃度氨氮廢水處理效果的影響。實(shí)驗(yàn)條件包括:初始氨氮廢水濃度10 mg/L, pH值控制為2.0,4.0,6.0,8.0,10.0,12.0,沸石材料投加量5.0 g,反應(yīng)溫度28 ℃,吸附反應(yīng)時(shí)間為120 min,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

        圖3 不同pH值時(shí)EDTA沸石的氨氮吸附效果

        由圖3可知,當(dāng)pH值從2.0變化到6.0的過程中,氨氮去除率和吸附量緩慢提高;pH值在6.0~8.0范圍內(nèi)基本穩(wěn)定;pH>8.0后開始下降,且pH<10.0時(shí)下降較緩,而>10.0以后下降非常迅速。根據(jù)與文獻(xiàn)報(bào)道NaCl改性沸石數(shù)據(jù)對(duì)比可知:pH變化全過程氨氮去除率變化趨勢(shì)基本一致,但在偏酸性段EDTA改性沸石較NaCl改性沸石隨pH降低的下降幅度較小,偏堿性階段隨pH值升高兩者均表現(xiàn)出較大的下降幅度。因此,EDTA改性沸石適用pH值范圍較寬,可以在2~10的pH范圍內(nèi)取得較高的氨氮去除率,最佳的pH范圍為中性6~8。

        [NH3-N]/[TAN]=10pH/(10pH+e6 344/(273+T))

        (3)

        =e6 344/(273+T)/(10pH+e6 344/(273+T))

        (4)

        (5)

        2.2.2 不同吸附時(shí)間的吸附效果 針對(duì)Z-EDTA0.2沸石,考察了不同吸附時(shí)間對(duì)低濃度氨氮廢水處理效果的區(qū)別,并以Z-NaCl1.0沸石材料進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件包括:初始氨氮廢水濃度10 mg/L, pH值控制為6.0,沸石材料投加量分別控制為5 g,反應(yīng)溫度28 ℃,吸附反應(yīng)時(shí)間分別控制為10,30,60,90,120,180 min,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。

        由圖4可知,EDTA改性沸石和NaCl改性沸石對(duì)氨氮的吸附去除趨勢(shì)基本一致,起始階段吸附速度較快,去除率隨時(shí)間線性增加;隨后的中間段吸附速率降低,去除率呈對(duì)數(shù)增長;最后兩者都達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的去除率水平;但是,前者的吸附速率明顯高于后者,且兩者達(dá)到穩(wěn)定去除率的時(shí)間不同,前者約在60 min即可達(dá)到,而后者約在90 min左右達(dá)到??梢哉J(rèn)為:氨氮去除率穩(wěn)定即吸附與解吸處于平衡狀態(tài),也就是說EDTA改性沸石達(dá)到吸附平衡的時(shí)間要明顯短于NaCl改性沸石,這可能與EDTA改性能有效提高可交換Na+在晶格中的微觀數(shù)量濃度有關(guān),更多的可交換吸附位點(diǎn)也產(chǎn)生了更快的吸附速率,促進(jìn)了吸附平衡的較快達(dá)到。因此,對(duì)于EDTA改性沸石處理低濃度氨氮廢水,其控制的反應(yīng)時(shí)間約為60 min即可達(dá)到吸附平衡。

        圖4 不同吸附時(shí)間氨氮吸附效果

        另外,針對(duì)Z-EDTA0.2沸石,為考察其對(duì)氨氮吸附過程的動(dòng)力學(xué)特征,根據(jù)不同時(shí)刻t所對(duì)應(yīng)的溶液殘留氨氮濃度Ce及初始氨氮濃度C0,分別進(jìn)行了一級(jí)和二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程的模擬,動(dòng)力學(xué)方程如式(6)和(7),模擬結(jié)果見表1。

        lnC0/Ce=k1t

        (6)

        1/Ce-1/C0=k2t

        (7)

        表1 一級(jí)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果

        由模擬結(jié)果可知,僅一級(jí)動(dòng)力學(xué)模擬的線性相關(guān)系數(shù)R2>95%置信水平時(shí)的臨界取值0.950,因此本研究中EDTA改性沸石材料對(duì)氨氮的吸附過程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)特征,動(dòng)力學(xué)常數(shù)為0.071 min-1。 這也說明EDTA改性沸石對(duì)氨氮的吸附速率受化學(xué)吸附機(jī)理的控制,以離子交換作用為主,反應(yīng)中僅受溶液中氨氮濃度及其傳質(zhì)過程的限制,且離子交換吸附過程可逆性極低。

        2.2.3 不同投加量時(shí)的吸附效果 針對(duì)Z-EDTA0.2沸石,考察了沸石投加量條件對(duì)低濃度氨氮廢水處理效果的影響。實(shí)驗(yàn)條件包括:初始氨氮廢水濃度10 mg/L,pH值控制為6.0,沸石材料投加量分別控制為0.1,0.3,0.5,1.0,3.0,5.0,8.0 g,反應(yīng)溫度28 ℃,吸附反應(yīng)時(shí)間為60 min,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5。

        圖5 不同EDTA沸石投加量的氨氮吸附效果

        由圖5可知,當(dāng)沸石投加量0.1 g時(shí),氨氮去除率較低,僅有32.1%;當(dāng)投加量增加到0.3 g時(shí),氨氮去除率可達(dá)較高水平,約為97.5%;投加量增加到0.5 g及更大,去除率基本穩(wěn)定在99%左右;單位吸附量在投加量0.1 g和0.3 g時(shí)基本穩(wěn)定在6.5 mg/g 左右,進(jìn)一步增加投加量則導(dǎo)致單位吸附量迅速下降。以上說明:加入0.1 g和0.3 g沸石時(shí),氨氮去除率尚未達(dá)到最高去除率水平,主要是因?yàn)橥斗惺都恿坎蛔銓?dǎo)致了氨氮的殘留,但0.3 g投加量時(shí)去除率已經(jīng)非常接近最高去除水平,所以最佳的投加量選擇0.3 g/200 mL是可以接受的。同時(shí),沸石投加量為0.1 g和0.3 g時(shí)的單位氨氮吸附量應(yīng)該是對(duì)應(yīng)于初始濃度為10 mg/L時(shí)所能達(dá)到的飽和吸附量,取其平均值約為6.46 mg/g。該值相對(duì)于文獻(xiàn)報(bào)道的NaCl改性沸石的最高吸附量4.63 mg/g 有明顯的提高,提高幅度約40%。若進(jìn)一步考慮文獻(xiàn)值對(duì)應(yīng)的初始氨氮濃度為60 mg/L,遠(yuǎn)高于本文所用的低濃度氨氮廢水,EDTA改性沸石若應(yīng)用于較高濃度氨氮廢水處理,其最大吸附量還能進(jìn)一步提升。

        3 結(jié)論

        (1)通過EDTA溶液對(duì)天然沸石材料進(jìn)行改性的方法可以獲得具有較強(qiáng)交換吸附能力的EDTA改性沸石。對(duì)于10 mg/L低濃度氨氮溶液,其氨氮去除率比同Na+濃度NaCl溶液改性獲得的沸石可提高27.6%,比未改性天然沸石提高60.8%。改性過程N(yùn)a+濃度分析表明EDTA能在60 min內(nèi)完成改性交換作用。

        (2)EDTA改性沸石處理低濃度氨氮廢水的最佳工藝條件為pH值為中性6~8,吸附時(shí)間宜為60 min, 沸石投加量為0.3 g/200 mL,吸附過程符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征。

        猜你喜歡
        沸石改性實(shí)驗(yàn)
        記一次有趣的實(shí)驗(yàn)
        沸石分子篩發(fā)展簡(jiǎn)述
        云南化工(2021年10期)2021-12-21 07:33:24
        5種沸石分子篩的吸附脫碳對(duì)比實(shí)驗(yàn)
        煤氣與熱力(2021年9期)2021-11-06 05:22:56
        做個(gè)怪怪長實(shí)驗(yàn)
        NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
        實(shí)踐十號(hào)上的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)
        太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
        P(3,4HB)/PHBV共混改性及微生物降解研究
        中國塑料(2016年12期)2016-06-15 20:30:07
        ABS/改性高嶺土復(fù)合材料的制備與表征
        中國塑料(2015年11期)2015-10-14 01:14:14
        聚甲醛增強(qiáng)改性研究進(jìn)展
        中國塑料(2015年9期)2015-10-14 01:12:17
        聚乳酸擴(kuò)鏈改性及其擠出發(fā)泡的研究
        中國塑料(2015年4期)2015-10-14 01:09:19
        亚洲第一幕一区二区三区在线观看 | 国内偷拍国内精品多白86| 欧美日韩精品乱国产| 国产精品igao视频网| 91精品国产91久久久无码95| 日本五十路熟女在线视频| 中文字幕亚洲精品在线| 精品蜜桃av免费观看| 一个色综合中文字幕人妻激情视频| 女人被狂躁高潮啊的视频在线看 | 一本色道久久亚洲综合| 日韩精品无码中文字幕电影| 300部国产真实乱| 亚洲爆乳无码专区| 亚洲AV永久无码精品表情包| 一区二区人妻乳中文字幕| 久久久噜噜噜久久中文福利| 少妇白浆高潮无码免费区| 91精品欧美综合在线观看 | 青青草精品在线视频观看| 无码人妻久久一区二区三区免费| 成人久久免费视频| 人妻av不卡一区二区三区| av中文字幕一区不卡| 中文亚洲欧美日韩无线码| 国产精品自产拍在线观看免费| 亚洲第一免费播放区| 日本本土精品午夜视频| 性色av免费网站| 亚洲精品456| 亚洲黄片av在线免费观看| 亚洲国产成人极品综合| 亚洲欧美一区二区三区| 四虎国产精品免费久久麻豆| 一区二区三区精彩视频在线观看| 亚洲精一区二区三av| 无码人妻精品一区二区三区不卡| 国产小屁孩cao大人免费视频| av毛片亚洲高清一区二区| 日本做受120秒免费视频| 久久精品国产亚洲av蜜臀|