專家們?yōu)榱藴y試天然沸石在高溫氨氮廢水中的吸附特性做了一個試驗,用天然沸石顆粒處理模擬氨氮廢水,對比研究了常溫和中高溫下沸石吸附效果的差異,探討了高溫下吸附過程的熱力學(xué),并優(yōu)化了高溫下沸石吸附氨氮廢水的操作工藝。測試內(nèi)容如下:

一、水中氨氮含量高的影響

水體中的氨氮可導(dǎo)致水富營養(yǎng)化,是主要的耗氧污染物,因此對含氨氮的廢水,特別是工業(yè)氨氮廢水必須經(jīng)處理后才能排放。工業(yè)氨氮廢水,如工業(yè)循環(huán)冷卻用水、焦化廠廢水、食品加工廠廢水及制藥工廠廢水等的共性是溫度較高,都超過了45℃。但目前的廢水處理方法,包括生物硝化/反硝化、樹脂離子交換和化學(xué)沉淀等均不適合直接處理高溫氨氮廢水,需要預(yù)先對廢水進行加水稀釋冷卻或熱交換器降溫處理,增加了處理工藝流程,加大了廢水處理的成本。

天然沸石是一種呈結(jié)晶陰離子型架狀結(jié)構(gòu)的多孔硅鋁酸鹽礦物質(zhì),在自然界中分布廣泛,其結(jié)構(gòu)中鋁氧四面體結(jié)構(gòu)的電負性使天然沸石極易吸附銨根離子等陽離子,且同時具有耐高溫、耐酸堿、價格合理等特性,因此在處理高溫氨氮廢水方面有潛在的應(yīng)用前景。

天然沸石在高溫氨氮廢水中的吸附特性-國投盛世

二、天然沸石在高溫氨氮廢水中的吸附特性

不同溫度下天然沸石對溶液中氨氮的平衡吸附效果如圖1所示。由圖1可以看出在常溫階段(35℃以下),天然沸石對氨氮的吸附質(zhì)量比為1.0mg/g左右。隨著溫度的升高,吸附質(zhì)量比顯著增大,在60℃以上達到2.0mg/g左右,并隨著溫度的繼續(xù)升高維持在一定范圍內(nèi)。因此天然沸石適用于處理中高溫氨氮廢水,且在同等用量下,吸附效果明顯優(yōu)于常溫下的吸附效果。這是由于溫度的升高加速了溶液中和沸石上的分子和離子的熱運動,提高了沸石對溶液中氨氮的吸附活性。

天然沸石在高溫氨氮廢水中的吸附特性-國投盛世

在高溫模擬廢水中,沸石質(zhì)量濃度在10~40g/L時,隨著沸石用量的增加,去除率明顯增加。當(dāng)沸石用量繼續(xù)增加時,去除率只有少量提高。沸石的吸附質(zhì)量比隨沸石用量增加呈下降趨勢。綜合考慮沸石使用率和去除效果選取沸石粉用量在40~50g/L,此時溶液中氨氮去除率達到70%左右。

天然沸石在高溫廢水下的氨氮吸附量明顯大于常溫環(huán)境,其吸附熱力學(xué)更符合Freundlich等溫吸附模型(R2>0.99),吸附能力達到優(yōu)惠吸附,因此天然沸石適用于處理高溫氨氮廢水。