天然沸石定向合成A型分子筛及其脱氮性能

针对污水厂尾水深度脱氨问题,以河南巩义的天然沸石为起始原料,采用常压水热合成方法,选用4种不同的工艺方案合成A型分子筛,并对合成产物的吸附氨氮性能及其纯度、晶体结构、形貌特征、孔隙率等材料结构特征进行分析与表征,探讨天然沸石制备高效脱氨分子筛的合成方法.结果表明：与直接碱溶法制备硅源相比,碱熔融活化法对沸石原料硅的利用率较高,硅源纯化合成方案产物的氨氮吸附性能显著得到改善,平衡吸附量达20mg/g以上;其晶体形貌规整有序、杂质含量低、孔道通畅,有利于吸附扩散与传质过程.综合考虑硅源制备能耗、物耗及合成产物吸附性能,天然沸石合成A型分子筛适宜的工艺方案为碱溶纯化合成法.     

分子筛脱硅对其结构与吸附氨氮性能的影响

为提高分子筛吸附氨氮的能力,采用碱蚀法对4种不同硅铝比ZSM5型分子筛进行脱硅处理,对比了脱硅前后吸附氨氮性能的差异;结合X射线衍射、扫描电镜等分析手段观察了其孔隙与晶体结构、表面形貌的变化,同时借助X射线荧光光谱、傅里叶红外光谱等表征手段分析了其内部元素组成与骨架基团的变化;考察了分子筛脱硅处理对改善其吸附氨氮性能的影响机制.结果表明,分子筛经脱硅后氨氮吸附量大幅提高,硅铝比越大吸附氨氮性能改善越显著,其中,硅铝比最小的ZSM5-27型分子筛脱硅后的氨氮平衡吸附量由5.81mg/g上升至10.44mg/g,上升幅度亦达79.7%;碱蚀脱硅处理有效降低了ZSM5型分子筛的硅铝比,分子筛硅铝比越大降低越显著.分子筛脱硅后,其介孔比表面积与比孔容增加、孔径分布变得宽泛;晶体结构仍保持完整、晶粒形态变得更加清晰规整;离子交换容量增加、硅/铝氧四面体结构单元作用增强.碱蚀法对ZSM5型分子筛具有骨架脱硅补铝、疏通孔道等多重作用,脱硅后分子筛活性位点增加、氨离子扩散阻力下降,吸附性能得到改善.     

硅铝比对分子筛吸附氨氮性能的影响

基于X射线荧光光谱法确定的4种ZSM5分子筛硅铝比,分析了不同硅铝比分子筛吸附氨氮性能的差异,结合扫描电镜、X射线衍射分析结果,从分子筛的骨架组成、表面形貌和晶体结构角度,考察了硅铝比对分子筛吸附氨氮性能的影响机制;并探讨了分子筛骨架脱硅对其吸附性能的改善作用,为分子筛应用于污水厂尾水深度脱氮提供技术参考.结果表明,不同硅铝比分子筛的表面形貌、晶体结构与吸附氨氮性能具有显著差异：随着分子筛硅铝比增加,其结晶度下降、晶粒形态逐渐模糊、吸附容量降低;当实际硅铝比由35增大至237时,氨氮平衡吸附量由5.65mg/g降至0.41mg/g,由Langmuir吸附等温式确定的饱和吸附量由6.5963mg/g下降至0.4430mg/g.分子筛吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率受离子交换化学吸附作用机理控制,随着硅铝比升高分子筛的离子交换容量下降,其吸附速率降低.分子筛骨架脱硅能够显著改善其氨氮吸附性能,硅铝比为35的分子筛经碱蚀脱硅处理后,其氨氮平衡吸附量提高81.6%,该方法为改善分子筛吸附性能提供了一种有效的技术途径.     

天然沸石合成A型分子筛的吸附与再生特性

针对污水厂尾水深度脱氮问题,以某地产天然沸石为原料,采用水热合成法制备了纯度较高、晶型规整、大小均一、吸附量大的A型分子筛.系统考察了其对氨氮的吸附及再生特性,并结合Zeta电位、FTIR以及XRD对其氨氮吸附与再生机理进行了分析.结果表明：准一级和准二级反应动力学均能较好地反映A型分子筛吸附氨氮过程,等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,对氨氮的最大饱和吸附量为41.68mg/g;吸附饱和的分子筛再生利用方法简便易行,经2mol/L NaCl溶液解吸后能够恢复其吸附能力,5次吸附-解吸再生率均在95%以上;其吸附与再生过程均为Na⁺与NH₄⁺的离子交换反应,吸附与再生互为可逆过程.该方法为污水厂深度脱氮提供了一条经济可行的新思路.     

两种ZSM-5沸石分子筛吸附水中氨氮的研究

考察了两种硅铝比分别为25及50的ZSM-5沸石分子筛对水中氨氮的吸附性能及影响因素.研究表明,25℃时,25H及50H型沸石的吸附平衡时间分别为10 min和35 min,吸附等温线均符合Langmuir经验模型,25 H型分子筛的饱和吸附容量较大,为7.83 mg/g,50H型分子筛为4.36 mg/g.当吸附剂投...     

粉煤灰提铝中间产物合成4A分子筛对氨氮的吸附行为研究

采用粉煤灰提铝中间产物合成4A分子筛,利用XRD、SEM、热重分析、化学成分分析、阳离子交换容量对4A分子筛进行表征.考察吸附时间、pH、分子筛投加量、氨氮初始浓度、共存阳离子对其吸附性能的影响,研究其对模拟废水中氨氮的吸附效果,并结合准二级动力学方程、吸附等温线研究吸附性能和机理.结果表明,初始浓度为50 mg·L~(-1)、4A分子筛投加量为5 g·L~(-1)、pH值为6~9、吸附时间为80 min时氨氮去除率可达71.34%;随着氨氮初始浓度升高,其去除率降低,吸附容量增加;共存阳离子Na~+、K~+、Ca~(2+)对NH_4~+有强烈的竞争吸附,Mg~(2+)无明显竞争作用.吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich模型.Langmuir吸附等温线显示最大吸附容量为20 mg·g~(-1).     

壳聚糖包覆沸石分子筛处理微污染水中的氨氮

采用壳聚糖包覆沸石分子筛为吸附剂,通过小试,考察温度、pH值、浊度、竞争离子对去除效果的影响,并通过研究吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学探讨壳聚糖包覆沸石分子筛吸附氨氮的机理。结果表明:壳聚糖包覆沸石分子筛对氨氮有较好的去除效果,温度、pH值、浊度是影响壳聚糖包覆沸石分子筛去除氨氮的主要因素,壳聚糖包覆滞石分子筛对离子的选择交换顺序为K~+>Na~+>Ca~(2+)>Mg~(2+);壳聚糖包覆沸石分子筛去除氨氮反应符合Lagergren准二级动力学模型(R~2=0.999);吸附符合Langmuir吸附等温线方程;吸附热力学结果表明,壳聚糖包覆沸石分子筛去除氨氮的过程为吸热反应。该研究成果可为微污染水中氨氮的处理提供参考。     

粉煤灰水热法合成沸石及其对氨氮吸附性能的研究

以粉煤灰为原料,采用NaOH碱熔融制得粉煤灰熟料,由水热法合成沸石产品。通过单因素试验和正交试验考察搅拌陈化时间、水热晶化时间、液固比对合成沸石的氨氮吸附容量的影响。试验结果表明:搅拌陈化时间为12 h、水热晶化时间为6 h、液固比为10时,合成的产品主要为P型沸石,其氨氮吸附容量达最大为6.15 mg/g,并以此为理论基础讨论其运用于水处理工艺中的可能。     

煤系高岭土制备5A沸石及其吸附性能

CaCl2溶液为离子交换溶液,通过对以徐州煤系高岭土为原料水热制备的4A沸石分子筛进行离子交换来制备5A沸石。采用X-射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FT-IR)及扫描电子显微镜(SEM)等对样品进行分析表征,并通过甲基橙吸附试验研究样品的吸附性能。5A沸石样品结晶度随交换溶液浓度的增加而增加,CaCl2溶液浓度为2.5 mol/L时所得5A沸石样品结晶度最高,颗粒均匀。5A沸石样品常温下具有良好的吸附性能,对甲基橙吸附量最高可比4A沸石提高15.5%,达12.34 mg/g。     

天然沸石及改性沸石去除低浓度氨氮的研究

研究了天然斜发沸石在不同的酸、碱和盐改性条件下吸附去除氨氮（NH₄＋-N）的效果.结果表明:沸石吸附NH₄＋-N动力学曲线符合“快速吸附、缓慢平衡"的特点,且初始ρ（NH₄＋-N）越高,吸附速率越快;天然沸石及其改性沸石吸附NH₄＋-N为单分子层吸附过程,其吸附热力学曲线很好地符合Langmuir曲线. 沸石吸附NH₄＋-N是吸热反应,适当提高温度能够促进NH₄＋-N的吸附. 盐改性方法对沸石吸附NH₄＋-N的效果最好,增加了沸石的比表面积和总孔容,同时有利于沸石的再生.      

沸石用于去除废水中的氨氮

天然沸石及改性沸石对氨氮有很强的选择性吸附能力。介绍了沸石去除废水中氨氮的应用研究,包括在O/A生物处理系统、二级氧化塘处理系统、土地处理系统、湿地系统和堆肥系统等中的应用。分析了氨氮在沸石上发生吸附和离子交换的主要影响因素和规律。为开拓沸石在废水处理中的应用提供科学与技术基础。     

NanoChem分子筛对高氨氮废水去除效果的研究

采用新型的离子吸附交换材料NanoChem分子筛,研究对高浓度氨氮的模拟废水和实际垃圾渗滤液的去除效果.结果显示,氨氮吸附符合Langmuir吸附等温线,其中单位NanoChem分子筛吸附氨氮饱和浓度以N计算为364 mg.g-1,对高浓度氨氮的吸附能力比天然沸石或者微孔分子筛强3～30倍.在间歇实验中考察了操作参数对氨氮去除的影响,NanoChem分子筛20 h后基本达到离子交换平衡;氨氮去除量随着初始浓度的增加而增加,而去除率则随着初始浓度的增加而减少;同时溶液初始pH值不但影响氨氮去除率还影响离子交换特性;再生前后氨氮去除效果变化不大,重复性强.动态连续流研究发现NanoChem分子筛能用于实际高浓度氨氮废水的去除,去除率可达到100%.     

沸石芦苇床除氮中试研究

对沸石芦苇床去除农田回归水和农村生活污水组成的混合污水中的氮进行了中试研究.结果表明,在0.6m/d的水力负荷下,系统对总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的平均去除率冬季和春季分别为38.9%和58.2%,93.11%和78.84%,10.01%和48.99%,38.81%和98.45%.春季运行效果明显好于冬季.在相同条件下,总氮、氨氮、硝酸盐氮去除率比砾石芦苇床分别高28%、67%、35%.沸石对氨氮的吸附、离子交换,微生物的哪硝化、反硝化作用是沸石芦苇床系统去除氮的主要途径.     

3种人工湿地基质材料对氨氮的吸附特性

对陶粒、石英砂和砾石这3种人工湿地基质材料进行了氨氮（NH₄⁺-N）吸附特性研究.通过扫描电镜和BET比表面积分析仪对材料进行表征分析,发现陶粒表面相比石英砂和砾石更为粗糙,内部孔隙也较发达,陶粒（18.97 m²·g^-1）比表面积高于石英砂和砾石.在纯氨氮溶液和模拟污水厂出水一级B标准的混合溶液中,3种基质对NH₄⁺-N的吸附能力均表现为：陶粒>砾石>石英砂.陶粒对NH₄⁺-N的饱和吸附容量在混合溶液中最大（63.55 mg·g^-1）.陶粒对NH₄⁺-N的吸附过程符合伪二级动力学模型（在纯氨氮溶液中R²为0.99、在混合溶液中R²为0.98）.在纯氨氮溶液中运用Freundlich和Langmuir模型对等温吸附试验结果进行拟合,发现Freundlich模型（R²=0.93）描述陶粒的吸附特性比Langmuir模型更为精确（R²为0.93）,表明陶粒对NH₄⁺-N的吸附为多层吸附.综上所述,陶粒的吸附容量较强,在混合溶液中吸附容量较纯氨氮溶液增大了31%,适用于作为人工湿地基质填料.     

改性沸石湿地脱氮除磷效能及机制

为明确改性沸石湿地对分散性农村生活污水中氮磷的去除效能,并探索其脱氮除磷机制,将改性沸石作为折流湿地填料层填料,应用于厌氧折流板反应器(ABR)+折流湿地(BFCW)组合工艺,为苏州市农村生活污水处理提供新途径.结果表明,改性沸石湿地对氮磷去除良好且稳定,脱氮量和除磷量较沸石湿地分别增大1.8%和1倍多.湿地主要通过填料的吸附截留作用脱氮除磷,以Ca-P和Al-P为主要沉淀磷素形式,植物的泌氧和吸收作用有助于稳定出水水质.湿地前端和后端分别以填料的吸附截留作用和微生物的硝化反硝化作用为主要脱氮途径.改性过程对沸石磷素吸附沉淀性能的大幅提升是在多重途径的协同作用下实现的,湿地构型和植物根系的影响是造成相同区域填料氮磷截留量差异的主要原因.硝化作用强度的高低是改性沸石湿地脱氮效果及稳定性季节性波动的主因.     

铝污泥酸化提取液改性沸石的除磷特性及机制

为了提高沸石的除磷能力并降低改性成本,以给水厂铝污泥为铝源,采用酸化提取液合成层状双氢氧化物(LDHs)覆膜于沸石表面制备改性沸石,分别测定原沸石、Al-Zn改性沸石及铝污泥改性沸石的表面特性和化学组分,分析等温吸附及吸附动力学特性,探讨铝污泥改性沸石的除磷性能及除磷机制.结果表明,最佳酸化提取条件为60 min、150 r·min~(-1)和p H1. 0,该条件下1 g铝污泥(干重)可提取77 mg的铝;改性沸石的饱和吸附容量和解吸性能较原沸石显著提高,尤其是铝污泥改性沸石,其理论最大吸附量从30. 24 mg·kg~(-1)提升至170. 40 mg·kg~(-1);改性使得沸石对磷酸盐的主要吸附类型由物理吸附向化学吸附转变.以铝污泥为铝源改性沸石能有效地提高其对磷酸盐的吸附能力及再生能力,在降低磷浓度过高引发的水体富营养化风险的同时,实现以废治废的目的.     

天然沸石吸附氨氮和磷的研究

选用浙江缙云产颗粒状天然沸石为材料对氨氮和磷进行吸附动力学和吸附等温试验,考察初始浓度、振荡时间对吸附量、去除率的影响。试验结果表明：沸石对氨氮和磷吸附显示出＂快速吸附,缓慢平衡＂的特点;吸附动力学过程符合准二级动力学模型;吸附等温线更符合Freundlich方程;氨氮初始浓度小于7 mg/L、振荡时间在1h内和磷初始浓度小于30 mg/L、振荡时间在15 min内,吸附量、去除率随初始浓度、振荡时间增加而增加,当超过此阶段后,吸附量增加缓慢、去除率下降。