以改性沸石粉體為原料,采用添加黏結(jié)劑和造孔劑方法制備多孔顆粒沸石,重點(diǎn)研究了黏結(jié)劑種類、用量、造孔劑種類和用量,水添加量等對(duì)沸石散失率及吸附氨氮、磷酸鹽性能的影響。結(jié)果表明:聚乙烯醇(PVA)黏結(jié)效果優(yōu)于水泥和羧甲基纖維素鈉(CMC),造孔劑碳酸氫鈉相比較活性炭效果更佳.掃描電鏡(SEM)結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加碳酸氫鈉后,顆粒沸石孔徑增大,孔隙結(jié)構(gòu)得到明顯改善.在改性沸石粉體中添加1.2%PVA、4%碳酸氫鈉、40%水制備所得顆粒型沸石散失率為0,且具有較高氮磷吸附性能,對(duì)水中氨氮、磷酸鹽的去除率高達(dá)88.55%和83.11%.吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明,多孔顆粒型沸石對(duì)氮磷的吸附更加符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。

沸石粉體材料自身黏結(jié)能力不強(qiáng),團(tuán)聚能力較弱,試驗(yàn)中分別對(duì)沸石粉體中添加PVA、水泥和CMC三種黏結(jié)劑提高其團(tuán)聚強(qiáng)度.各黏結(jié)劑添加量是指其用量占沸石粉體質(zhì)量的百分比,水的添加量是指沸石粉體造粒時(shí)水的用量占沸石粉體質(zhì)量的百分比.試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示,顆粒散失率隨黏結(jié)劑添加量升高顯著降低,當(dāng)PVA、水泥和CMC添加量分別為1%、100%和10%時(shí),顆粒散失率為0.結(jié)果表明,由于高黏結(jié)劑濃度會(huì)增加粉末混合物的黏度,粉末更容易團(tuán)聚,因此顆粒沸石的散失率越低.圖2為PVA、水泥和CMC黏結(jié)劑添加量分別為1%、100%和10%條件下,水的添加量和顆粒散失率的關(guān)系圖,當(dāng)水的添加量分別為35%、40%和50%時(shí),PVA、水泥和CMC制備的沸石顆粒散失率為0.上述結(jié)果表明,相對(duì)于水泥與CMC黏結(jié)劑,PVA黏結(jié)劑對(duì)沸石顆粒散失率的影響效顯著,并且用量低,對(duì)沸石顆粒物理影響小。

如圖3所示,隨著碳酸氫鈉添加量的增加,沸石顆粒的脫氮除磷率呈先增高后降低的趨勢(shì),與脫氮率相比,除磷率變化趨勢(shì)很小.碳酸氫鈉添加量為4%時(shí),沸石顆粒脫氮除磷率較好,分別為88.55%和83.11%,與未添加造孔劑的沸石顆粒相比,脫氮除磷率分別提高了14.88%和12.56%。

隨著活性炭含量增加沸石顆粒的脫氮除磷性能同樣出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),當(dāng)活性炭添加量為6%,脫氮除磷率較好分別為80.15%和72.50%,而此時(shí)顆粒散失率高達(dá)16.7%。

SEM圖像表明通過(guò)添加造孔劑顆粒沸石的孔道結(jié)構(gòu)明顯得到改善,靜態(tài)吸附試驗(yàn)驗(yàn)證了制備的多孔顆粒沸石吸附性功能良好,可操作性強(qiáng).動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)表明,多孔顆粒沸石對(duì)氮磷的吸附更加符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。