沸石是一種硅酸鹽礦物質,經火山爆發而發生的結晶體,它具有孔隙發達,吸附強,是一種無機物離子交換劑的去除作用,在水中還可與其他Ca2+、Mg2+、Cs+、K+、Na+等重金屬陽離子進行交換以降低水的總硬度,另外它還有面積大,內部靜電強的優點,可使污水水質能達標排放,沸石對NH4+具有較高的選擇性,可有效去除廢水中的氨氮。

1、粒徑

粒徑對天然沸石的離子交換容量有較大影響。研究了粒徑為0.5~1.0mm、0.3~1.6mm和1.6~4.0mm三種沸石的離子交換容量,發現粒徑越小則交換容量越大。研究得出,當粒徑>1.0mm時離子交換容量急劇下降,然而粒徑越小則在凈化廢水時的水頭損失越大。推薦的最小粒徑為0.4~0.5mm。研究表明,在低表面負荷下粒徑為0.25~0.5mm和2.0~2.8mm的沸石之交換容量接近。當負荷較高時,小顆粒的沸石有較大的交換能力。

2、水力停留時間

水力停留時間影響著沸石的離子交換容量。研究發現,當停留時間<3min時NH4+泄露非常快,5min后沸石的離子交換量達到最大,因此選擇停留時間為5min。有人認為沸石的離子交換過程發生在10min之內,當停留時間<6min時泄露已明顯加快。

3、進水NH4-N濃度

研究了進水NH4+-N濃度為17~45mg/L時的影響后,結論為:較高的進水濃度導致了NH4+的快速泄露;雖然進水濃度不同,交換容量卻相當接近。類似實驗卻認為高的進水濃度會取得較大的交換容量。

4、污水組分

廢水中其他干擾離子的存在對NH4+的交換構成競爭,導致沸石對NH4+的交換容量下降。研究認為,當陽離子濃度高達0.01mol/L時,交換容量顯著下降。發現沸石對蒸餾水中NH4+的交換容量高于對自來水中NH4+的交換容量。不同的陽離子具有不同的交換勢,只根據陽離子濃度去估計其對NH4+的影響是不夠的。

5、pH值

研究發現,在pH=4~8時交換容量變化不大,但超出此范圍時則下降很快,最大的交換容量在pH=6時。他們認為在pH值低時,H+會與NH4+競爭,而在pH值高時NH4+會轉變為NH3,均導致廢水中的NH4+濃度降低,影響了沸石對NH4+的吸附。發現大部分NH4+在pH=7時被吸附,認為在pH值較高時沸石表面形成了新的吸附點。

6、溫度

一般認為,隨著溫度的升高交換容量增大。研究表明:在10~20℃時,溫度對離子交換無影響。這正是使用沸石去除氨氮的一個優點之一,可用來去除低溫廢水中的氨氮。

7、進水方式

比較了在間歇進水和連續進水條件下,出水中NH4+的變化情況,發現間斷進水一段時間后,出水NH4+濃度顯著降低,即沸石脫氨氮能力部分恢復。隨著間歇時間延長,這種現象越顯著。