隨著中國經濟的發展,我國水資源遭受到大量含氮磷的生活污水和工業廢水的污染。過量的氮和磷會使水體富營養化,進而引起水體藻類大量繁殖生長、透明度下降、溶解氧降低,最終導致水質惡化、魚類及其他生物死亡。氮磷廢水的大量排放不僅會對水環境造成污染、破壞生態平衡,甚至會嚴重威脅人類健康。水中氮和磷分別以游離氨、銨鹽和磷酸鹽的形式存在,對于廢水中氮磷去除方法主要有生物法、化學沉淀法、空氣吹脫法和吸附法。吸附法具有去除效率高、操作簡單、經濟適用等優點,并且吸附劑在使用后還可通過解吸過程再次利用。吸附法的基本原理是使用多孔性固體材料作為吸附劑,去除污染物。吸附劑的種類和性質是吸附效果的重要影響因素之一,常用的吸附劑包括活性炭、沸石和高齡土等,在眾多吸附劑中,沸石具有吸附能力強,儲量豐富,價格低廉等優點,被廣泛應用于廢水處理中,而且改性后的天然沸石吸附劑對氮和磷的吸附能力顯著提高。

由于沸石為粉體狀,材料粒度細遇水易散粉化容易流失導致反應器堵塞,這些缺陷使得沸石在廢水處理中的應用受到限制,在這個問題上,國內外學者做了大量研究,并且取得了較大的進展。采用羥丙基甲基纖維素結合劑溶液對生物炭進行濕鼓造粒,創造了一種更易于控制處理和有效應用于土壤的球形顆粒。張秀英等以粒徑為1.46nm的天然絲光沸石為原料,添加煤粉、膨潤土攪拌造粒,測試到其散失率較低,對陽離子艷紅的吸附性能良好。

通過試驗可知,與添加活性炭的沸石顆粒相比,添加碳酸氫鈉造孔劑的沸石顆粒在脫氮除磷率方面具有更好的性能,活性炭造孔劑的添加嚴重影響沸石顆粒的散失率可得,后續試驗選取碳酸氫鈉為造孔劑來制備所需多孔沸石顆粒。

SEM圖像表明通過添加造孔劑顆粒沸石的孔道結構明顯得到改善,靜態吸附試驗驗證了制備的多孔顆粒沸石吸附性功能良好,可操作性強。動力學試驗表明,多孔顆粒沸石對氮磷的吸附更加符合擬二級動力學模型。