天然沸石同步去除水中氨氮和磷酸盐

通过静态吸附实验考察了浙江缙云产天然沸石对溶液中氨氮和磷酸盐的同步去除能力及机制,结果表明,天然沸石对溶液中氨氮的吸附过程较好地满足拟二级动力学模型、Langmuir和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型。天然沸石对磷酸盐的去除能力随溶液中初始氨氮浓度的增加而增加。当溶液pH由7.0增加到9.0时,天然沸石对氨氮的吸附能力随之增加,而当pH由9.0增加到10时,天然沸石对氨氮的吸附能力则下降。当溶液pH低于7.5时,天然沸石对溶液中的磷酸盐无去除能力,当溶液pH位于7.5～9.0时,天然沸石对磷酸盐的去除能力随pH的增加急剧增加,当溶液pH大于9.0时,天然沸石对磷酸盐的去除能力随pH的增加则呈下降趋势。天然沸石对溶液中氨氮和磷酸盐的同步去除过程是自发进行、吸热及熵增加的过程。天然沸石对溶液中氨氮的吸附机制为离子交换,对磷酸盐的去除机制则为化学沉淀作用。     

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。     

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。     

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.     

热改性斜发沸石对富营养化水体的脱氮除磷效果

氮、磷是导致水体富营养化且又较难去除的一类物质。实验采用模拟的方法研究了天然沸石和不同温度改性沸石的脱氮除磷效果。结果表明,天然沸石对氮、磷静态吸附去除率分别达71%和91%。随着改性温度的升高,350℃改性沸石振荡吸附氮、磷效果最好,较之天然沸石提高了18%,改性温度继续上升则呈下降趋势。不同沸石对氮、磷的吸附特征可用一级动力学方程进行描述,其中350℃改性沸石对氮、磷的吸附特征在不同的固液比情况下均符合一级动力学方程。     

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。     

改性沸石对低浓度氨氮废水的动态吸附

采用氯化钠溶液对甘肃白银天然沸石改性,以低浓度氨氮(NH4+-N)废水为处理对象,对比了天然沸石和改性沸石的动态吸附特性并绘制穿透曲线,利用Origin软件对实验数据分析处理,得出穿透曲线的通式。结果表明:在相同条件下,改性沸石的穿透时间和吸附饱和时间都比天然沸石的长约1.5倍;沸石经氯化钠改性后,对NH4+-N的吸附速率和饱和吸附量都明显提高,吸附性能显著改善。Origin软件对水溶液中NH4+-N的吸附穿透曲线的Logistic模型回归式具有较高的精度,该模型可以很好地反映沸石吸附剂的动态吸附过程。     

改性沸石吸附低浓度氨氮废水及其脱附的研究

采用氯化钠溶液对浙江某地天然沸石改性,以低浓度氨氮废水为处理对象,比较了天然沸石和改性沸石的吸附等温线、吸附动力学和动态吸附,并进行了改性沸石的动态脱附研究.结果表明,沸石的平衡吸附量随着平衡浓度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低浓度氨氮废水的行为,改性沸石比天然沸石具有更...     

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。     

CPB改性沸石对磷酸盐的吸附-解吸性能研究

采用溴化十六烷基吡啶(CPB)对天然沸石进行改性,并考察了CPB改性沸石对磷酸盐的吸附-解吸性能。结果表明,CPB改性沸石对磷酸盐具备一定的吸附能力,且吸附行为满足Langmuir等温吸附模型;粒径、改性剂投加量、反应温度、pH值及共存阴离子等因素均会影响CPB改性沸石对磷酸盐的吸附能力;减小粒径和降低反应温度均有利于CPB改性沸石对磷酸盐的吸附去除;粒径≤0.18 mm CPB改性沸石吸附磷酸盐较优的改性剂投加量为250 mmol/kg;当溶液的初始pH值位于4~10之间时CPB改性沸石对磷酸盐的吸附能力随pH值的增加而增强;SO42-的存在会明显降低CPB改性沸石对磷酸盐的吸附效率,而提高溶液的pH值有助于消除SO42-存在对CPB改性沸石吸附磷酸盐的负面影响;HCO3-的存在会一定程度上抑制CPB改性沸石对磷酸盐的吸附去除,而提高溶液的pH值无法消除HCO3-存在对CPB改性沸石吸附磷酸盐的负面影响;CPB改性沸石吸附磷酸盐后一定条件下可以重新解吸出来,且随着解吸液SO42-浓度的增加解吸率明显增大。     

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。     

改性沸石去除地下水中铁锰实验研究

测定了2种改性沸石的基本特性,并选取0.6 m层高的交换柱,通过动态试验,研究其分别用于除铁和除锰的工艺性能。实验结果表明,2种沸石质量全交换容量分别为578.2 mmol/kg和722.2 mmol/kg;产水水质均能达到饮用水标准：含铁量≤0.3 mg/L,含锰量≤0.1 mg/L;减少进水中铁锰含量（≤2 mg/L）和降低运行流速（≤20 m/h）,都有利于提高工作交换容量,但流速对除铁沸石影响较小;再生剂为1 mol/L的NaCl,再生速率1 m/h条件下,每升除铁沸石再生剂用量为1.2 L,洗脱率（再生废液中目标离子含量与原水中过滤时的去除量之比）达0.95,比耗（再生剂用量与工作交换容量之比）为16,每升除锰沸石再生剂用量为1.6 L,洗脱率达0.8,比耗为16。     

2种磷酸盐生长环境对同步去除与富集磷酸盐工艺的影响

针对同步去除与富集磷酸盐溶液的问题,研究了在低磷环境和低磷高磷交替环境下悬浮填料生物膜反应器的除磷能力和释磷能力,采用扫描电子显微镜(SEM)和高通量测序对第0、45和95天的污泥进行了表征。结果表明：低磷环境下好氧出水磷酸盐浓度稳定在0.5 mg·L⁻¹以下,厌氧阶段的最大释磷量为6.05 mg·L⁻¹;在低磷高磷交替环境中,好氧出水磷酸盐浓度基本在0.5 mg·L⁻¹以下,富磷溶液浓度最高可达63 mg·L⁻¹。SEM结果表明,同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜反应器中的主要微生物是杆状菌。高通量测序结果表明：第0、45和95天的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度分别为48.3%、57.1%和89.1%,占主导地位;而红环菌科(Rhodocyclaceae)的相对丰度分别为18.1%、19.0%和30.8%,是反应器中的优势菌科;动胶菌属(Zoogloea)是同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜工艺中的主要功能菌。在悬浮填料生物膜工艺中,低磷高磷交替的生长环境下培养的聚磷生物膜能够使好氧出水的磷酸盐浓度达到国家排放标准,并在厌氧阶段得到高浓度的磷酸盐富集溶液,且这种生长环境更适合聚磷微生物的生长。     

法库沸石对氨氮的吸附特性和阳离子交互过程

以0.9~2 mm和3.3~4 mm粒径沸石的天然法库沸石作为实验材料,开展了等温吸附实验、动力学实验和阳离子影响实验,探讨了天然沸石对氨氮(NH4+-N)的吸附特性及阳离子交互过程。结果表明,法库沸石对NH4+-N等温吸附线符合Langmuir和Freundlich吸附方程,最大吸附量为10.41 mg/g。吸附动力学过程符合准二级和颗粒内经扩散动力学方程,其吸附NH4+过程为物理吸附和化学吸附过程,并以化学吸附为主。对反应过程中各离子浓度监测发现,沸石中与NH4+发生离子交换的主要是Na+、Ca2+和K+,三者占离子交换总量的99%。共存阳离子在沸石吸附NH4+过程中,Ca2+和Mg2+对吸附过程影响最大,Na+影响最小。     

沸石对活性污泥增殖及脱氨氮动力学影响研究

考察沸石粉投加对活性污泥增殖及脱氨氮动力学的影响,并根据相关结论探讨了不同泥龄(SRT)条件下沸石粉的生物再生情况。结果表明,曝气池中投加沸石粉可明显提高活性污泥的产率系数和衰减系数。与传统活性污泥法相比,投加沸石粉的试验组稳定运行后,污泥产率系数和衰减系数分别提高12.5%和16.7%;当泥龄≤10 d时,出水氨氮去除率提高10%～37%,继续增加泥龄,氨氮去除率提高不明显。通过对比试验结果的关联性分析,认为在低浓度条件下,沸石中铵离子的解吸速率是沸石生物再生的限制步骤,而且再生速率与泥龄呈正相关对应关系。     

天然沸石对海水中氨氮的吸附特性

以天然沸石为吸附剂进行吸附海水中氨氮实验研究,考察了沸石粒径、反应液pH值和盐度对吸附效果的影响,对吸附动力学和热力学特性进行了探讨。实验结果表明,天然沸石粒径越小,越有利于其对海水中氨氮的吸附,反应液pH值对氨氮吸附影响较小,但在碱性条件下NH4+能够与海水中的Mg2+、PO43-反应生成MgNH4PO4·6H2O沉淀,导致反应液氨氮平衡浓度降低。随着海水盐度梯度增加,天然沸石对氨氮的吸附量呈显著下降趋势。天然沸石对海水中氨氮的吸附是快速吸附、缓慢平衡的过程,吸附过程较好地满足准二级动力学模型。吸附等温线更好地符合Langmuir等温吸附方程,通过热力学计算发现,△G0为负值,而△H0和△S0均为正值,说明天然沸石对海水中氨氮的吸附是吸热易发过程。     

基于BP模型的磷酸铵镁法除磷模拟研究

以实际试验数据为依据,通过网络结构优化建立了一个可用于磷酸铵镁法除磷模拟的BP神经网络模型。二维和三维的数值模拟表明,所建立的BP模型能够获得多因素条件下磷酸铵镁法除磷的变化规律和趋势,可为进一步的MAP法除磷及磷回收试验研究提供重要参考依据。