氨氮在天然沸石上的吸附及解吸_张曦

氨氮在天然沸石上的吸附及解吸1)张曦吴为中温东辉李文奇唐孝炎(北京大学环境科学中心,北京,100871)摘要研究了氨氮浓度、温度、时间、共存阳离子等对氨氮在天然沸石上吸附的影响,比较了HCl及NaCl溶液对氨氮解吸的效果,初步探讨了沸石吸附氨氮后自然硝化的规律.结果显示,随着氨氮浓度的增大或温度的升高,沸石吸附量上升,最大可达11.5mg·g-1;沸石吸附的初始阶段(0—8h),沸石吸附量随时间显著上升,此后趋于平缓;在不同阳离子共存的情况下,K+可使沸石吸附量降低50%以上;HCl溶液对氨氮解吸的效果好于NaCl溶液,解吸率最高可达到60%;沸石吸附的氨氮在硝化细菌作用下可转化为硝氮,溶液中硝氮浓度120h后可达9mg·l-1,在总氮中比率达到27%.关键词氨氮,沸石,吸附,解吸,硝化.天然沸石是含水多孔铝硅酸盐的总称,其结晶构造主要由(SiO)四面体组成,其中部分Si4+为Al3+取代,导致负电荷过剩,因此,结构中有碱金属(或碱土金属)等平衡电荷的离子.同时沸石构架中有一定孔径的空腔和孔道,决定了其具有吸附、离子交换等性质[1,2],其离子交换选择性顺序为:Cs+>Rb+>K+>NH+4>Ba2+>Sr2+>Na+>Ca2+>Fe3+>Al3+>Mg2+>Li+可见其对氨氮具有很强的选择性吸附能力,因而可被应用于氨氮废水的处理[3,4].本实验探讨了氨氮浓度、温度、时间、共存阳离子对天然沸石吸附氨氮的影响,研究了不同化学洗脱液对氨氮解吸的效果,考察了沸石所吸附的氨氮在溶液中的自然硝化作用,旨在探索氨氮在沸石上吸附及解吸的规律,为沸石用于氨氮废水处理奠定基础.1实验部分1.1沸石的静态吸附实验选取浙江缙云产斜发沸石(典型晶胞组成为:Na6[(AlO2)6(SiO2)30]·24H2O)为试验材料.其主要物理特性为:Si/Al为4.2—5.3,粒径为2—3cm,孔隙率为30—40%,动力学直径为3.9.称取30g沸石放入500ml锥形瓶中,加入不同浓度(C0)的NH4Cl溶液200ml,置恒温水浴振荡器中振荡,使氨氮在液相和沸石固相间的分配达到平衡,72h后取出样品,静置15min,取上清液测定NH3-N的平衡浓度(Ce),计算沸石对NH3-N的吸附2002年5月17日收稿.1)基金项目:科技部重大专项“滇池流域农业面源污染控制技术”(K99053502).第22卷第2期2003年3月环境化学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVol.22,No.2March2003氨氮在天然沸石上的吸附及解吸1)张曦吴为中温东辉李文奇唐孝炎(北京大学环境科学中心,北京,100871)摘要研究了氨氮浓度、温度、时间、共存阳离子等对氨氮在天然沸石上吸附的影响,比较了HCl及NaCl溶液对氨氮解吸的效果,初步探讨了沸石吸附氨氮后自然硝化的规律.结果显示,随着氨氮浓度的增大或温度的升高,沸石吸附量上升,最大可达11.5mg·g-1;沸石吸附的初始阶段(0—8h),沸石吸附量随时间显著上升,此后趋于平缓;在不同阳离子共存的情况下,K+可使沸石吸附量降低50%以上;HCl溶液对氨氮解吸的效果好于NaCl溶液,解吸率最高可达到60%;沸石吸附的氨氮在硝化细菌作用下可转化为硝氮,溶液中硝氮浓度120h后可达9mg·l-1,在总氮中比率达到27%.关键词氨氮,沸石,吸附,解吸,硝化.天然沸石是含水多孔铝硅酸盐的总称,其结晶构造主要由(SiO)四面体组成,其中部分Si4+为Al3+取代,导致负电荷过剩,因此,结构中有碱金属(或碱土金属)等平衡电荷的离子.同时沸石构架中有一定孔径的空腔和孔道,决定了其具有吸附、离子交换等性质[1,2],其离子交换选择性顺序为:Cs+>Rb+>K+>NH+4>Ba2+>Sr2+>Na+>Ca2+>Fe3+>Al3+>Mg2+>Li+可见其对氨氮具有很强的选择性吸附能力,因而可被应用于氨氮废水的处理[3,4].本实验探讨了氨氮浓度、温度、时间、共存阳离子对天然沸石吸附氨氮的影响,研究了不同化学洗脱液对氨氮解吸的效果,考察了沸石所吸附的氨氮在溶液中的自然硝化作用,旨在探索氨氮在沸石上吸附及解吸的规律,为沸石用于氨氮废水处理奠定基础.1实验部分1.1沸石的静态吸附实验选取浙江缙云产斜发沸石(典型晶胞组成为:Na6[(AlO2)6(SiO2)30]·24H2O)为试验材料.其主要物理特性为:Si/Al为4.2—5.3,粒径为2—3cm,孔隙率为30—40%,动力学直径为3.9.称取30g沸石放入500ml锥形瓶中,加入不同浓度(C0)的NH4Cl溶液200ml,置恒温水浴振荡器中振荡,使氨氮在液相和沸石固相间的分配达到平衡,72h后取出样品,静置15min,取上清液测定NH3-N的平衡浓度(Ce),计算沸石对NH3-N的吸附200