隨著城市人口的日益膨脹和工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,氨氮污染的來源越來越廣泛,排放量也越來越大,氨氮的污染日益嚴(yán)重。氨氮排入水體,容易引起水中藻類及其他微生物大置繁殖,形成富營養(yǎng)化污染,這不但會使水中溶解氧下降,魚類大量死亡,嚴(yán)重時甚至?xí)绊戯嬎踩R虼耍コw中的氨氮對于防治水體富營養(yǎng)化和保障水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)至關(guān)重要。天然沸石是含水多孔鋁硅酸鹽的總稱,其結(jié)晶構(gòu)造主要由(SiO)四面體組成,其中部分 Si4+為 Al3+取代,導(dǎo)致負(fù)電荷過剩,因此,結(jié)構(gòu)中有堿金屬(堿土金屬)等平衡電荷的離子。同時沸石構(gòu)架中有一定孔徑的空腔和孔道,決定了其具有吸附、離子交換等性質(zhì),因此其對氨氮具有很強(qiáng)的選擇性吸附能力,因而可被應(yīng)用于氨氮廢水的處理。對沸石處理氨氮廢水進(jìn)行了許多研究,但是吸附動力學(xué)和等溫吸附的研究結(jié)果不盡相同,尤其是對沸石飽和吸附量的研究鮮見報道,因此有必要做進(jìn)一步研究。
通過在不同溫度下進(jìn)行試驗,研究不同時間內(nèi)沸石對氨氮的吸附量,進(jìn)而得出反應(yīng)速率變化的規(guī)律和物質(zhì)濃度隨時間變化的規(guī)律。在不同溫度下,沸石對氨氮的吸附量都是隨著時間的增加而增加,但并不一定隨著溫度的升高而增加。在吸附反應(yīng)初始階段(0-60 min),沸石對氨氮的吸附速率較大,吸附量上升很快隨著吸附反應(yīng)的不斷進(jìn)行,吸附速率降低,在 360 min 后吸附基本達(dá)到平衡。沸石對氨氮的快速吸附階段是氨氮在沸石表面和內(nèi)部孔隙中的擴(kuò)散吸附過程,第二階段為平衡吸附過程,此時吸附速率隨著溶液中氨氮濃 度的降低而變慢,最終達(dá)到固液兩相平衡。10、25 ℃和 40 ℃下的平衡吸附容量分別為 3.60、4.05 mg·g-1和 3.87 mg·g-1 左右。采用 SPSS 軟件進(jìn)行處理間多重比較 LSD 分析,結(jié)果表明在 3 種溫度下沸石對氨氮的吸附容量有顯著性差異(P<0.05)。
本實驗首先研究了沸石吸附氨氮的動力學(xué)特性,分別在 10、25、40 ℃ 3 種不同的溫度條件下,分析了沸石吸附氨氮的動力學(xué),結(jié)果表明在 3 種不同溫度下,沸石吸附氨氮的過程均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型,而且計算出的平衡吸附量與實測值很接近。