黄雅莉,郭 琳

(1. 江苏久力环境股份科技有限公司赣州分公司,江西 赣州 341000；2.江西理工大学 江西省矿冶环境污染控制重点实验室,江西 赣州 341000)

处理氨氮水的方法很多，但对于不同类型、不同浓度的氨氮水，应从经济安全、应用方便、处理高效、性能稳定等方面来选择合适的处理方法。对于低浓度氨氮水的处理方法主要有以下几种：生物脱氮法[9-10]，高级氧化法[11-12]，折点氯化法[13-14]，离子交换法[15-16]及吸附法[17-23]。吸附法以其使用简便、经济、可再生等特点而被广泛用来处理低浓度氨氮水的方法，但是由于活性炭价格高而导致废水处理成本高，因而限制了它们的大量应用。沸石具有高效吸附氨氮的性能，由于其来源丰富，价格低廉，大大降低了低浓度氨氮水的处理费用，因此，沸石吸附法处理低浓度氨氮水可能成为今后比较有竞争力的一种处理方法。

1 实验方法与内容

1.1 实验原料

本实验所采用的吸附材料为0.425 mm (40目)筛下天然沸石。

1.2 主要试剂与仪器

试剂：氯化铵，氯化钠，酒石酸钾钠，碘化汞，碘化钾，均为分析纯。

仪器：WFJ-7200型可见光分光光度计(龙尼柯仪器有限公司)，SHA-C型水浴恒温振荡器(金坛市荣华仪器制造有限公司)，六联恒温搅拌器(常州朗越仪器制造有限公司)，PHS-25型雷磁pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司)，101A-3型电热鼓风干燥箱(上海市实验仪器总厂)，JJ100B型电子分析天平(常熟市双杰测试仪器厂)。

1.3 实验内容

1.3.1 氨氮含量的测定

采用纳氏试剂分光光度法(HJ 535-2009)。

1.3.2 改性沸石处理氨氮废水单因素实验

分别取100 mL浓度为50 mg/L的模拟氨氮水，分别考察溶液pH值、NaCl改性吸附剂投加量、反应时间、反应温度、初始氨氮浓度等因素，搅拌60 min，过滤后测其氨氮含量。

2 实验结果与讨论

2.1 溶液pH值对处理效果的影响

分别取100 mL浓度为50mg/L的模拟氨氮水，依次将pH值调成3、4、5、6、7、8、9，并各加入0.5 g NaCl改性吸附剂，搅拌60 min，过滤后测其氨氮含量。NaCl改性沸石对模拟氨氮水的吸附效果随溶液pH值变化关系如图1所示。

图1 不同pH值下改性沸石对模拟 氨氮水的氨氮去除效果的影响

2.2 吸附剂投加量对处理效果的影响

分别取100 mL浓度为50 mg/L的模拟氨氮水，依次投加NaCl改性吸附剂1、2、3、4、5、6、8、9、10 g/L，调节溶液pH值为6，搅拌60 min后过滤。NaCl改性沸石的投加量对模拟氨氮水的氨氮去除效果如图2所示。

图2 改性沸石的投加量对模拟 氨氮水的氨氮去除效果的影响

从上图2可以看出，随着改性吸附剂投加量的增加，氨氮的去除率也随着增加，并且在从1 g/L增加至3 g/L时，氨氮去除率迅速增加，而在3 g/L至5 g/L时，增加缓慢，在投加量为5 g/L时达到82.5%，而在5 g/L之后略有增加但又更为缓慢。

2.3 反应时间对处理效果的影响

分别取100 mL浓度为50 mg/L的模拟氨氮水，依次加入0.5 g的NaCl改性吸附剂，调节溶液pH值为6，分别搅拌15、30、60、90、120、150、180 min后过滤。反应时间对NaCl改性沸石吸附处理模拟氨氮水的氨氮去除影响如图3。由图3可得，在pH值等于6，模拟氨氮水初始浓度为50 mg/L，改性吸附剂投加0.5 g的条件下，当吸附时间从15 min到90 min时，吸附速率较快，氨氮去除率从50.4 %增加到86.8 %左右。随着反应的进一步进行，吸附趋于稳定，改性吸附剂对模拟氨氮水的吸附率已无明显影响，因此在后续实验中，改性吸附剂对模拟氨氮水的最佳反应时间为90 min。

图3 反应时间对模拟氨氮水 的氨氮去除效果的影响

2.4 反应温度对处理效果的影响

分别取100 mL浓度为50 mg/L的模拟氨氮水，依次加入0.5 g的NaCl改性吸附剂，调节溶液pH值为6，分别在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃温度下下振荡90min后过滤。反应温度对吸附处理效果的影响如图4所示。由图4可得，在pH值等于6，模拟氨氮水初始浓度为50 mg/L，反应时间为90 min，改性吸附剂投加量为0.5 g的条件下，改变反应的温度，对吸附效果影响较大，随着反应温度的增加，氨氮去除率从84.7%下降到74.6%左右。由此可知，改性反应的温度，会影响最终的吸附平衡。因此后续实验中采用30℃下进行。

图4 反应温度对模拟氨氮水 的氨氮去除效果的影响

2.5 初始氨氮浓度对处理效果的影响

图5 氨氮初始浓度对模拟氨氮水的氨氮去除效果的影响

取100mL浓度分别为10，30，50，70，100，150，200 mg/L的模拟氨氮水，依次加入0.5 g的NaCl改性吸附剂，调节溶液pH值为6，搅拌90 min后过滤。氨氮水初始浓度对吸附处理效果的影响如图5所示。

由图5可得，在pH值等于6，改性吸附剂投加0.5 g，30℃下反应90 min，模拟氨氮水的氨氮去除率随着氨氮初始浓度的升高而下降。综合考虑去除率及处理后的氨氮浓度要求，选用30 mg/L的氨氮水作为反应的初始浓度。

2.6 吸附等温线分析

图6 Langmuir吸附等温线

在一定温度下，吸附质的平衡浓度与吸附剂对吸附质的吸附量之间的关系曲线可以用吸附等温线模型来表示，较为常用的吸附等温式有郎格缪尔(Langmuir)等温式、费罗因德利希(Freundlich)等温式等。NaCl改性沸石吸附剂吸附不同初始氨氮达平衡后其相应的Langmuir和Freundlich等温线相关吸附等温线参数拟合见表1。在30℃下，NaCl改性沸石吸附剂吸附不同初始氨氮达平衡后其相应的Langmuir和Freundlich等温线如图6、7所示，相关吸附等温线参数拟合见表1。

图7 Freundich吸附等温线 表1 NaCl改性沸石吸附氨氮的吸附等温线拟合结果

Langmuir拟合Freundich拟合qm/(mg/g)b/(L/mg)R2KnR214.730.1520.99733.022.740.8438

从图6、图7和表1中可以看出，NaCl改性沸石吸附剂吸附氨氮的Langmuir吸附等温线的线性相关系数要高于Freundlich吸附等温线相关系数。因此，NaCl改性沸石吸附剂吸附氨氮更符合Langmuir等温吸附模型，即其对氨氮的吸附属于单分子层吸附。

2.7 吸附等温线分析

静态吸附容量是描述和预测改性沸石的吸附性能的重要指标，因此可以根据改性沸石吸附前后样品浓度的变化，选用准一级动力学模型和准二级动力学模型来进一步分析NaCl改性沸石吸附剂的吸附机理，研究吸附过程的控制机理和确定达到平衡的最短时间。

图8 一级动力学图9 二级动力学 表2 NaCl改性沸石吸附氨氮的动力学拟合结果

由图7及表2可以看出，准二级动力学方程对NaCl改性沸石吸附氨氮的过程拟合相关系数较一级动力学的高，并且计算得到的理论值吸附量更接近试验的，故NaCl改性沸石吸附氨氮的过程符合准二级动力学方程。

3 结论

NaCl改性沸石对模拟氨氮水的吸附反应最佳条件为：室温下，初始模拟氨氮水浓度为30 mg/L时，溶液pH值为6，吸附剂投加量5 g/L，反应时间90 min，氨氮去除率达90.7%，吸附剂的吸附容量为8.97 mg/g。

NaCl改性沸石对模拟氨氮水的吸附等温线学表明，NaCl改性沸石对模拟氨氮水的吸附更符合Langmuir等温吸附模型，即其对氨氮的吸附属于单分子层吸附。其相关系数为0.9973。

NaCl改性沸石对模拟氨氮水的吸附动力学表明，NaCl改性沸石对模拟氨氮水的吸附符合准二级动力学模型，其相关系数为0.9988。

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