沸石与生物沸石薄层覆盖技术削减富营养化景观水体氮比较研究

以扬州古运河河水和表层沉积物为研究对象,实验室静态模拟实验比较研究了沸石与生物沸石（即附着高效异养硝化菌和好氧反硝化菌的沸石）薄层覆盖削减富营养化景观水体氮效果,考察了生物沸石薄层覆盖削减氮可行性,探讨了生物沸石薄层覆盖削减氮的机理和影响因素。实验结果表明,当实验历时21d时,2kg／m^2（2mm厚）的沸石和生物沸石覆盖对上覆水体TN的削减率分别为36．92％和60．41％,生物沸石比沸石对TN削减率提高了23．48％,高效菌的生物脱氮作用明显;21d后生物沸石覆盖对TN的削减率维持在60％～75％,但生物沸石相对于沸石削减氮的效果有降低趋势。实验后期碳源不足是影响高效菌生物脱氮的主要影响因素。可见,生物沸石薄层覆盖削减富营养化景观水体氮是可行的,但需要进一步研究强化高效反硝化细菌适应能力方法。     

海水改性沸石处理氨氮废水

沸石因具有独特的架状结构而表现出良好的选择吸附和离子交换性能,在废水处理中被广泛应用,但吸附容量偏低,需要进行改性。针对天然沸石的局限性,研究了不同改性方法对氨氮吸附的影响,确定了最佳的沸石改性方法,并进行了吸附等温模型,吸附动力学研究。结果表明,采用高温300℃焙烧后再用预处理后的海水浸泡24 h改性沸石去除氨氮效果最佳。当活化沸石投配量为10 g/L,接触时间为150 min,进水氨氮浓度为37.91 mg/L时,沸石对氨氮吸附容量为4.08 mg/g,氨氮去除率为90.45%;沸石及改性沸石对氨氮的吸附等温线符合Langmuir方程和准一级动力学方程。用海水来改性沸石的方法,不仅可提高沸石对氨氮的吸附容量和吸附速度,而且无任何添加药剂,具有简单易行、费用低廉的优点,为沸石在水处理工程中的应用提供技术支撑。     

复合沸石滤料的制备及其性能测试

以活化后的天然斜发沸石为主要原料,添加粘合剂、成孔剂等制备出孔隙率高、比表面积大的球型复合沸石滤料。通过正交实验得到最优工艺组合条件为ω沸石粉∶ω粘合剂∶ω成孔剂=55%∶35%∶10%,活化温度为150℃,活化时间为3 h。制备的成品堆积密度为674 kg/m3,筒压强度为4.32 MPa,显气孔率59.02%。较陶粒相比,该滤料用于曝气生物滤池在挂膜启动与稳定运行阶段,均具有较高的氨氮去除效果,且挂膜微生物量高,更适宜作为曝气生物滤池的载体。     

沸石去除微污染水源中氨氮的研究

研究了微污染水源中氨氮的沸石离子交换处理技术，试验研究与工程实践表明：沸石离子交换技术是一种工艺简单、成本低廉、高效的脱氮工艺。     

改性的膨润土或沸石在废水处理中的应用展望

本文扼要介绍了改性的膨润土或沸石在废水处理中的应用及其吸附水中污染物性能、机理和规律,指出了今后的研究工作中需要解决的问题,展望了它们在污水处理中的应用前景。     

沸石/水合氧化锆吸附水中的磷

以粉煤灰为原料,采用传统水热方法制备的沸石除磷性能有限,且存在废碱液排放的问题。对此,本文首次提出了在传统水热方法基础上用氯氧化锆中和合成沸石过程中产生的废碱液,得到沸石/水合氧化锆复合吸附剂（简称锆沸石）的改进方法。锆沸石的比表面积为1.931×105 m2·kg-1,是沸石的近7倍。锆沸石的XRD衍射峰数量和位置与沸石相同,证明锆沸石中的水合氧化锆为无定形。锆沸石对磷的Langmuir最大吸附量为22.62 mg·g-1。吸附动力学实验结果表明,锆沸石对磷的吸附速率呈先快后慢的趋势。锆沸石对磷的吸附随pH上升而减少。水中常见的阴离子Cl-、NO3-不会对其除磷效果产生明显影响,而HCO32-会通过提高溶液pH值明显降低吸附量。因此,以粉煤灰为原料,采用改进的合成方法制备锆沸石可获得除磷效果大幅提高的新型吸附剂。     

沸石法工业污水氨氮治理技术研究

本文研究了斜发沸石法去除工业污水中氨氮的方法，通过沸石对NH4^ 的全交换容量、吸附和洗脱工艺条件对去除氨氮效果影响的试验，确定了处理氨氮废水的工艺流程和适宜参数。结果表明，在废水浓度pH＝7的条件下，沸石对铵的平均全交换容量达到12.96mg/g沸石，且交换容量随pH值的增大而降低；高速低温有利于吸附，低速高温有利于洗脱；处理后污水氨氮含量低于50mg/L，达到了国家排放标准。本研究可为治理氨氮废水技术开发提供了一定的技术依据。     

改性天然沸石去除水中氨氮的研究

分别采用NaCl、KCl和CaCl2对黑龙江省某市天然沸石进行改性，考察了pH值、氨氮初始浓度以及温度对改性沸石交换性能的影响，并对改性沸石的交换动力学进行了研究。结果表明，NaCl和KCl改性对沸石原矿交换容量有不同程度提高，而KCl改性后容量有所降低。pH、NH4初始浓度以及温度对交换性能有明显影响，pH6．0附近沸石交换容量最大；NH4初始浓度越高，反应速度越快，相同初始浓度下，钾型沸石交换速度较快，而沸石原矿交换速度最慢。采用Langmuir型离子交换等温线进行非线性回归的结果显示，低温有利于交换反应的进行。溶液中NH4^＋在改性沸石上的离子交换反应可采用Vermeulen模型描述，沸石原矿拟合相关系数较差。改性沸石多次再生后，其交换容量均有所降低。     

改性的膨润土或沸石在废水处理中的应用展望

本文扼要介绍了改性的膨润土或沸石在废水处理中的应用及其吸附水中污染物的性能、机理和规律,指出了今后的研究工作中需要解决的问题,展望了它们在污水处理中的应用前景.     

4A沸石分子筛处理中低浓度氨氮废水

利用天然沸石、采用水热合成法制备4A沸石分子筛,用XRD和SEM进行了表征。通过考察吸附剂用量、pH、共存金属阳离子、吸附时间、氨氮废水初始浓度、温度对吸附性能的影响,结合动力学方程、吸附等温线、热力学函数等研究了吸附性能和机理。结果表明,当4 g/L的4A沸石分子筛在废水pH值为4~8的条件下对中低浓度氨氮吸附120min后,去除率可达88%;废水中共存单一金属阳离子(Pb2+、Cu2+、Ca2+和Mg2+)浓度大于100 mg/L时,对中低浓度的NH+4有强烈的竞争吸附;氨氮的吸附过程较好地符合准二级动力学方程、Freundlich模型,是一种混乱度增加、自发的放热过程。     

斜发沸石处理氨氮废水

以斜发沸石为吸附剂处理氨氮废水,研究了斜发沸石粒径、反应时间、废水pH、废水氨氮初始浓度、斜发沸石用量对吸附的影响,分析了斜发沸石的吸附动力学和热力学特征。结果表明,在298 K下,当斜发沸石用量为7 g/100 mL,沸石粒径小于74μm,废水氨氮初始浓度为200 mg/L,pH为7,吸附时间为3 h时,废水中氨氮的去除率可达到92.71%,斜发沸石吸附氨氮符合拟二级动力学方程。在温度为298~318 K之间时,吸附等温线更好地符合Freundlich方程。在此基础上,热力学计算发现,ΔH00、ΔG00、ΔS00,表明氨氮在斜发沸石上的吸附是自发吸热过程,以物理吸附为主。     

复合沸石动态膜系统的脱氨效能及其对沸石的同步回收

为同步实现吸附脱氨和微尺寸沸石回收,将沸石与动态膜技术耦合联用,构建了一种复合沸石-动态膜系统,并考察其脱氨和沸石回收效果。在初始氨氮质量浓度为10 mg·L⁻¹条件下,投加10 g·L⁻¹沸石可有效实现氨氮的去除,去除率为67%。吸附动力学和等温模型分析结果表明,该过程符合准二级动力学模型,Langmuir吸附等温模型拟合得到的最大氨氮吸附量为4.12 mg·g ⁻¹。按照1:1的质量比投加沸石与硅藻土,在投加量均为1 g·L⁻¹,流量为40 mL·min⁻¹,支撑膜孔径38 μm下可快速形成动态膜,出水浊度稳定在1 NTU以下,氨氮去除率可达到56%,在脱氨的同时能够实现沸石的有效回收。该研究结果可为复合沸石动态膜系统同步吸附脱氨和吸附材料回收提供参考。     

沸石负载高锰酸钾去除低浓度氨氮

通过静态吸附实验,考察了辽宁锦州某天然沸石负载高锰酸钾(下称复合沸石)对水中氨氮的去除效能。结果表明,复合沸石对氨氮的吸附能力较天然沸石有所降低,但仍保持优惠吸附。复合沸石对氨氮的吸附过程较好地满足Fruendlich等温吸附模型,其动力学特性与准二级动力学方程拟合度高。pH对复合沸石吸附氨氮的影响显著,最适pH为中性条件,在酸性或碱性条件下,复合沸石对氨氮的吸附能力均较低,这与氨氮在不同pH溶液中存在的形式有关。     

改性沸石处理高铁锰地下水

采用不同方法对天然沸石改性,并用改性后沸石进行了静态和动态除铁锰实验。结果表明,采用NaCl、HCl、微波方法对沸石改性,以NaCl改性效果最好。经浓度为25%的NaCl改性后的沸石铁去除率提高了13.81%,锰去除率提高了26.4%。沸石改性可以同步提高其除铁、除锰效果,且除锰效果提高更多。铁或锰的存在都能使对方单一被沸石吸附效果下降。用沸石滤柱处理高铁锰地下水,在停留时间1.0 h时,铁最高去除率为62.3%,锰最高去除率为58.3%。     

改性沸石处理含磷废水的实验研究

探讨了改性沸石粒径、废水酸度、废水含磷浓度、废水温度、接触时间等因素对除磷效果的影响。结果表明,当沸石粒径为0.15～0.60mm,废水pH为4～12,含磷(以P2O3计)在40mg／L以下,常温下接触时间为100min时,对磷有较强的去除效果。     

改性天然沸石去除水中氨氮的研究

分别采用NaCl、KCl和CaCl2对黑龙江省某市天然沸石进行改性,考察了pH值、氨氮初始浓度以及温度对改性沸石交换性能的影响,并对改性沸石的交换动力学进行了研究.结果表明,NaCl和KCl改性对沸石原矿交换容量有不同程度提高,而KCl改性后容量有所降低.pH、NH4 初始浓度以及温度对交换性能有明显影响,pH 6.0附近沸石交换容量最大;NH4 初始浓度越高,反应速度越快,相同初始浓度下,钾型沸石交换速度较快,而沸石原矿交换速度最慢.采用Langmuir型离子交换等温线进行非线性回归的结果显示,低温有利于交换反应的进行.溶液中NH4 在改性沸石上的离子交换反应可采用Vermeulen模型描述,沸石原矿拟合相关系数较差.改性沸石多次再生后,其交换容量均有所降低.     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

天然沸石吸附氨氮的影响因素

对比研究了沸石对生活污水和人工配制氯化铵溶液中氨氮的吸附特性,考察了沸石投加量、反应时间、悬浮物、阳离子和阴离子对沸石吸附氨氮的影响。结果表明,沸石对生活污水中氨氮的吸附能力明显低于人工配制氯化铵溶液,氨氮去除率随着沸石投加量的增加而增加,但单位质量沸石的氨氮吸附量却随之减小,吸附过程呈现快速吸附,缓慢平衡的特点。生活污水中悬浮物的存在,会削减沸石对氨氮的吸附能力。不同类型的阳离子和阴离子的加入都能导致人工配制氯化铵溶液中氨氮在沸石上的吸附量存在差异。阳离子的影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,对氨氮吸附阻碍作用越显著,当阳离子当量浓度〉2meq／L时,影响吸附强弱的顺序为Ca2＋〉Mg2＋ 〉Na＋;阴离子影响沸石吸附强弱的顺序受初始氨氮的浓度影响较大。Langmuir等温方程式较Freundich、DubininRadushkevich、KobleCorrigan和Temkin等温方程式更好地描述沸石吸附氨氮的行为。     

SDS改性沸石吸附结晶紫

以表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）对沸石进行改性,改性后的沸石对结晶紫溶液进行吸附,以紫外可见分光光度计分析最佳吸附条件。实验结果表明,在30℃,SDS改性沸石投入量为0．25g;吸附平衡时间为1h;pH为8的条件下,对含50mg／L结晶紫染料的去除率可达到92．6％,吸附量达到4．63mg／g。SDS改性沸石吸附结晶紫的等温吸附曲线与Henry型和Freundlich型均拟合较好。热力学参数计算结果表明,吸附符合自发吸热过程。     

沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究

通过实验研究了沸石改性条件及其对水中氨氮吸附去除的影响。结果表明,加热改性与无机酸改性不能显著提高沸石对氨氮的吸附量。利用NaOH改性的最佳浓度为1 mol/L,此条件下对氨氮吸附量可提高到650.68 mg/kg,为天然沸石的2.82倍。利用无机盐改性时,对氨氮吸附效果最好的是NaCl改性沸石,其次为KCl改性沸石与CaCl₂改性沸石。随着NaCl溶液浓度和改性时间的增加,改性沸石对氨氮的吸附量显著增加,可达天然沸石的3～4倍;在NaCl浓度为150 g/L与改性时间为18 h条件下,改性沸石对氨氮吸附量可达887.35 mg/kg,为天然沸石的3.84倍。