沸石是一族架狀結構的多孔性含水鋁硅酸鹽礦物,其硅氧四面體是自身的基本單位,其中部分Si4+被Al3+所取代。為了中和負一價的氧離子,就會有相應的金屬陽離子加入其中,這些與晶格聯系較弱的堿金屬(堿土金屬)和水分子極易與周圍水溶液中陽離子發生交換作用,因而沸石具有良好的離子交換選擇性能。又因沸石具有不同連接方式的的硅(鋁)氧四面體結構,沸石中便形成了大量的孔穴和孔道, 因其表面積很大,大量分子進入其中,因而具有很好的吸附性能,故在污水處理中得到了廣泛的應用。此外,沸石種類繁多,但以斜發沸石處理氨氮廢水效果最佳。研究人員用Clinoptilolite處理氨氮廢水均取得良好的效果。

本研究所用沸石產自河北省圍場縣,使用前將沸石破碎并研磨,再用Milli-Q超純水反復清洗至上層清洗液電阻率不變(電阻率≈18MΩ·cm)。將清洗后的沸石烘干并再次研磨,過150μm篩,將沸石密封保存備用。改性沸石由處理后的天然沸石經NaCl鹽改性及超聲改性獲得。稱取10g沸石粉末于100mL具塞錐形瓶中,加入100mL不同濃度的NaCl溶液,在超聲波發生器中以不同超聲功率進行改性,獲得多種不同的改性沸石。隨即使用Milli-Q超純水(電阻率≥18.2 MΩ·cm)洗去粘附在Zeolite表面的無機鹽及雜質,在烘箱中100 ℃烘干,并密封保存備用。所用實驗試劑購自國藥集團,均為分析純,實驗所需溶液用Milli-Q超純水配制。

隨著投加量的增加,未改性沸石對氨氮的去除率隨投加量的增加而迅速增加,改性沸石氨氮去除率的增加速率相對較為緩慢。當沸石投加量為0.5g/L時,未改性沸石對氨氮的去除效果為18.07%,改性沸石對氨氮的去除效果達到了61.66%,改性沸石比未改性沸石的去除率提高了241%。而當沸石投加量為2.5g/L時,未改性沸石和改性沸石的氨氮去除率分別為49.6%和90.06%,改性沸石比未改性沸石的去除率提高了81.6%。以上可以說明相對于未改性沸石而言,該種改性沸石具有更高的吸附容量。

沸石改性后表面規整且相對分散,比表面積降低,而孔容和孔徑增加。超聲及無機鹽改性使其活性點位增加,硅鋁比降低,大大提高了改性沸石對氨氮的吸附性能。