NaCl改性沸石對水中氨氮的吸附機制

李文靜,李 軍,張彥灼,程笑婕,卞 偉 (北京工業(yè)大學建筑工程學院,北京市水質科學與水環(huán)境恢復工程北京市重點實驗室,北京 100124)

NaCl改性沸石對水中氨氮的吸附機制

李文靜,李 軍*,張彥灼,程笑婕,卞 偉 (北京工業(yè)大學建筑工程學院,北京市水質科學與水環(huán)境恢復工程北京市重點實驗室,北京 100124)

通過顆粒強度測定、掃描電鏡分析(SEM)、X射線能譜分析(EDS)和零電點測定(p HPZC)考察改性前后沸石表面特性的變化,考察pH值、沸石投加量、初始氨氮濃度以及溫度對吸附過程的影響,并通過吸附等溫式和吸附動力學對吸附機制進行描述.經過NaCl改性后的沸石的顆粒強度明顯增大,表面更加粗糙,孔徑增大,鈉離子通過交換作用進入到沸石內部.pH值為7,沸石投加量為8g/L,溫度為35℃時吸附效果最好,平衡吸附量(qe)與氨氮初始濃度呈正相關性.Langmuir等溫線比 Freundlich等溫線更適合描述實驗數(shù)據(jù),最大飽和吸附量為13.210mg/g.吸附動力學符合準二級動力學模型.實驗表明NaCl改性沸石能夠有效去除水中的氨氮.

NaCl；改性；沸石；吸附；氨氮

氨氮排入海洋、湖泊、河流及其他水體時可引起水體富營養(yǎng)化,嚴重時會使水中溶解氧下降,魚類大量死亡[1].因而,在水資源短缺和水污染日益嚴重的今天,經濟有效的控制氨氮廢水有重要的研究價值.

水中氨氮的處理方法主要有生物硝化法,氣體吹脫法和離子交換法等[2].生物硝化法無污染,能耗低,但其轉換作用緩慢,去除難以徹底[3].氣體吹脫法工藝簡單,投資較低,但易造成二次污染[4].而離子交換法是通過對氨離子有很強選擇吸附作用的材料去除水中氨氮的方法,反應過程穩(wěn)定,吸附劑可再生利用,處理成本較低,因此占據(jù)著很重要的地位[5].常見的吸附材料有活性炭、硅膠、蒙脫石、氧化鋁和沸石等[6].

沸石是一種廉價的非金屬礦物材料,具有穩(wěn)定的硅(鋁)氧四面體結構[7].沸石的多孔性、高比表面積和陽離子交換特性使得其在分子篩、化學催化、吸附和陽離子交換方面具有廣泛的應用價值[8-10].通過適當改性處理后,沸石的吸附和離子交換能力將更為突出.例如,通過熱酸浸泡,熱堿浸泡,焙燒改性,鎂鹽浸泡,β-環(huán)糊精改性,半胱胺鹽酸鹽改性等方式,可以改變天然沸石的物理化學特性,清理沸石孔道中的雜質,提高沸石比表面積,從而提高沸石的吸附量[11-17].

近年來天然沸石在水處理中的應用受到關注,其中針對去除水中氨氮對沸石進行改性成為國內外的研究熱點,而鹽改性作為最常用、經濟、有效的改造方法之一,在非金屬礦物改造調控中被廣泛應用.國內外的研究主要側重于改性方法對沸石去除污染物效果的影響,而對改性沸石的性能特征變化研究(例如顆粒強度測定、掃描電鏡分析、X射線能譜分析和零電點等)較少,因此不能全面的解釋改性沸石的本質.本研究目的在于考察NaCl改性沸石吸附水中氨氮的可行性.為了優(yōu)化吸附過程,在試驗中研究了pH值、沸石投加量、初始氨氮濃度和溫度等因素的影響,采用吸附等溫式和動力學方程描述實驗數(shù)據(jù),并通過顆粒強度、掃描電鏡、X射線能譜分析和零電點等手段表征了NaCl改性前后沸石特征的變化.

1 材料和方法

1.1 實驗原料與試劑

實驗沸石為沈陽法庫天然斜發(fā)沸石,經粉碎、過篩,顆粒大小為在10～20目.

實驗主要藥劑:酒石酸鉀鈉、納氏試劑、NaOH、HCl、NH4Cl、NaCl,均為分析純.以干燥后的NH4Cl配制成1000mg/L的氨氮儲備液,在常溫下密閉存放于1000mL容量瓶中.

1.2 實驗儀器

高速離心機(52A型,河北省安新縣白洋離心機廠)、紫外可見分光光度計(UV-765型,上海精密科學儀器有限公司制造)、WTW(MTQ/TC2020,德國)、電熱鼓風干燥箱(101-2型,北京科偉永興儀器有限公司)、恒溫磁力攪拌器(85-2A型,江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司)、恒溫振蕩培養(yǎng)箱(BS-1E型,金壇市醫(yī)療儀器廠)、顆粒強度測定儀(YHKC-2A型,姜堰市銀河儀器廠)、掃描電子顯微鏡(JSM-6510A,JEOL)、X射線能譜分析(DMAX-RB,Rigaku).

1.3 改性沸石的制備

實驗前考察了NaCl與天然沸石的固液比對氨氮吸附效果的影響.根據(jù)前期實驗結果,NaCl溶液投入過多,改性沸石對氨氮的吸附效果反而會下降,因此選擇 1:25作為最優(yōu)固液比.配置1.0mol/L NaCl溶液,按照1:25(g/mL)的固液比,在恒溫磁力攪拌器上攪拌天然沸石 12h;然后用去離子水反復沖洗沸石 5～6次,放在烘箱中 105℃烘干,制得改性沸石.

1.4 實驗方法

用已配制的1000mg/L氨氮儲備液配制一定濃度的氨氮溶液于250mL三角燒瓶中,分別加入一定量的改性沸石,然后放入恒溫振蕩箱中,在一定溫度下以180r/min的速度振蕩,直至達到吸附平衡.

進行吸附實驗,用 1mol/LNaOH和 1mol/L HCl調節(jié)溶液的 pH,將其放入恒溫振蕩培養(yǎng)箱中振蕩 12h.為了保證所得數(shù)據(jù)與取樣時間的一致性,在不同時間吸取上清液并在3200r/min離心 2min,用分光光度法測量上清液的氨氮濃度.通過測吸附前后的溶液中氨氮濃度,計算吸附量.每組吸附實驗均做空白試驗,以保證實驗結果的準確性.

研究pH值對改性沸石吸附氨氮能力的影響,設定pH值變化范圍為3～10,改性沸石投加量為12g/L,氨氮濃度為 60mg/L,溫度為 20℃,用最佳pH為7進行后續(xù)實驗;研究改性沸石投加量對氨氮吸附量的影響,改性沸石投加量為 2～20g/L,氨氮濃度為60mg/L,pH為7,確定改性沸石最優(yōu)投加量為8g/L;研究在不同氨氮初始濃度對改性沸石吸附氨氮效果的影響,改性沸石投加量為8g/L,pH為7,氨氮初始濃度為30～150mg/L;研究不同吸附溫度(10～50℃)下,氨氮初始濃度為 30～150mg/L時,對改性沸石吸附氨氮效果的影響,改性沸石投加量為8g/L.

1.5 分析方法

1.5.1 氨氮濃度測定 將待測溶液用高速離心機進行固液分離,根據(jù)國家標準《納氏試劑比色法》[18],采用紫外可見分光光度計在波長為420nm處測吸光度,根據(jù)標準曲線計算溶液中氨氮濃度.

1.5.2 平衡吸附量與去除率的測定 達到吸附平衡時改性沸石對氨氮的吸附量和去除率通過下式計算:

式中:qe為平衡吸附量,mg/g;R為氨氮去除率,%; C0為溶液中氨氮初始濃度,mg/L;Ce為平衡時溶液中氨氮濃度,mg/L;V為溶液體積,L;m為吸附劑質量,g.

1.5.3 顆粒強度測定 利用顆粒強度測定儀,將天然沸石和NaCl改性沸石置于樣品盤中心位置,旋轉手輪增加樣品壓力,當沸石顆粒破碎時,所能承受的最大壓力值即為沸石顆粒的破裂強度受力的最大數(shù)值.這種測定方法較為精確簡單,但要求樣品有平整的受力面.本研究中制備的沸石顆粒是 4×2×2mm的立方體,可以精確測量其受力面積,因此適合采用該種測定方法.為保證數(shù)據(jù)準確性,每次取樣10次,測定平均值.

顆粒強度Pc(kg/cm2)通過下式計算:

式中:Fmax為沸石顆粒所能承受的最大壓力,kg;S為沸石顆粒的受力面積,cm2.

1.5.4 零電點測定 NaCl改性沸石的零電點采用 pH位移法測定[19-20].在多個三角燒瓶中依次加入50mL的去離子水,用0.1mol/L HCl和NaOH溶液調節(jié)溶液 pH,使其初始 pHi分別調為 2.0～11.0,分別加入 0.1g改性沸石,放入恒溫振蕩箱,在20℃以180r/min的速度振蕩24h.吸取上清液并在3200r/min離心2min,用pH計測定其最終pHf,零電點即為投加沸石后不改變溶液酸堿度的pHi.以ΔpH(ΔpH=pHf-pHi)對pHi作圖,曲線與橫坐標的交點的橫坐標即為零電點(pHPZC).

2 結果與討論

2.1 表面特性分析

2.1.1 顆粒強度 經測定,天然沸石和 NaCl改性沸石的顆粒強度分別為 52.625kg/cm2和91.875kg/cm2,顆粒強度增大了近一倍,說明經過NaCl改性后的沸石具有更強的抵抗外力的性能.這可能是由于經過烘干,沸石受熱或干燥導致周圍氣氛中水分壓降低,使得沸石中的水釋放出來

[7],從而增大了沸石的顆粒強度.

圖1 天然沸石和改性沸石的顆粒強度(n=5,誤差β＜5%)Fig.1 Particle strength of natural zeolite and modified zeolite

圖2 天然沸石和NaCl改性沸石的掃描電鏡圖像Fig.2 SEM images of natural zeolite and modified zeolite

2.1.2 形貌特征 為進一步探討 NaCl改性對沸石孔道和組成的影響,分別對天然沸石和NaCl改性沸石進行掃描電鏡(SEM)分析和 X射線能譜分析,結果見圖2、圖3.由圖2可知,NaCl改性前后的天然沸石有顯著的變化,天然沸石顆粒表面比較疏散,孔道較少,而 NaCl改性后的沸石可以看到明顯的脈絡結構,表面更加粗糙,有更多的孔道出現(xiàn),這說明經過 NaCl改性,沸石去除了原孔道內的一些水分和無機雜質,使得沸石拓寬孔道,增大孔徑,空間位阻減小,內擴散加快,離子交換容量增大,從而提高對氨氮的吸附能力.這與X射線能譜分析所得到的結論是一致的.

圖3 天然沸石和NaCl改性沸石的EDS能譜圖Fig.3 EDSimages of natural zeolite and modified zeolite

采用X射線能譜分析儀分別對天然沸石和NaCl改性沸石的無機元素組成進行分析(EDS),結果如圖3和表1所示.天然沸石的主要元素是O(50.36%),Si(34.46%)和 Al(8.99%),沒有檢測到元素Na峰;而經過NaCl改性后的沸石中出現(xiàn)了元素Na峰,Na含量為2.49%,而Al含量由8.99%下降到7.18%,Mg含量由0.52%下降到0.20%,K含量由2.11%下降到1.38%,Ca含量由2.17%下降到 0.82%,這說明經過 NaCl改性,天然沸石中的Al3+、Mg2+、K+、Ca2+等金屬離子與粒子半徑更小的 Na+發(fā)生了離子交換反應,增大了離子交換容量,擴寬了沸石孔道,Na+更易從孔中出入與溶液中的NH4+進行交換,因此改性沸石的吸附性能及陽離子交換性能得到顯著提高[21].

表1 天然沸石和NaCl改性沸石的元素組成Table 1 Elemental compositions of natural zeolite and modified zeolite

2.1.3 零電點 NaCl改性沸石零電點測定結果如圖4,天然沸石和NaCl改性沸石pHPZC分別為7.0和6.1.經改性后的沸石的pHPZC降低,說明經過 NaCl溶液浸泡后沸石的酸性增加.這與已報道的 Z-Na的 pHPZC(pHPZC=5.8),Z-Na/Al的

pHPZC(pHPZC=5.6)相似[22].

圖4 NaCl改性沸石零電點測定曲線Fig.4 Measured curve of pHPZCof NaCl modified zeolite

2.2 天然沸石和 NaCl改性沸石對氨氮吸附性能的對比

通過實驗對天然沸石和NaCl改性沸石吸附水中氨氮的性能進行了對比,結果發(fā)現(xiàn),當初始pH為 7,沸石投加量為 8g/L,初始氨氮濃度為120mg/L,溫度為25℃,反應時間為12h時,天然沸石和NaCl改性沸石對水中氨氮的吸附量分別為4.96mg/L和10.25mg/L.NaCl改性沸石對水中氨氮吸附性能明顯高于天然沸石,這主要歸功于經過NaCl改性后進入到沸石內部的Na+與水中氨氮進行了離子交換作用:

2.3 吸附的影響因素

2.3.1 初始pH值 圖4為的是溶液pH對改性沸石吸附氨氮的影響.由圖4可知,當pH從2上升到5時,qe從3.08mg/g上升到4.63mg/g,氨氮去除率從 61.64%上升到 92.56%,改性沸石吸附氨氮的能力明顯增強.當pH處于5～8時,qe和去除率達到最大值,分別為4.63mg/g和92.56%.當pH從8上升到12時,吸附能力明顯降低.

pH值對于沸石吸附氨氮的影響可以通過零電點來解釋[18-19].氨氮在溶液中呈陽離子價態(tài),當pH低于等電點時,改性沸石表面帶正電荷,電荷斥力的存在抑制對氨氮的吸附;當 pH高于等電點時,改性沸石表面帶負電荷,電荷引力的驅動使得對氨氮吸附效果的提高;而 pH逐漸增大會促進銨根離子在水溶液中的解離反應:

2.3.2 沸石投加量 圖 5為改性沸石的投加量對qe和去除率的影響.由圖5可知,氨氮的平衡吸附量隨著改性沸石投加量的增多而減少,這可能是由于吸附位點的疊加或聚集導致吸附面積減少而造成的[23].而氨氮的去除率先升高達到最大值而后逐漸下降,這可能是由于在投加量較低時,顆粒與顆粒之間的距離較大,使得每個顆粒周圍都會有相對較多的聚集,有利于改性沸石與之間有效的離子交換,因此改性沸石投加量的增加會提供更多的吸附點位來吸附氨氮,去除率隨之增加.而當改性沸石投加量繼續(xù)增加,其在溶液中的分布密度達到一定值時,顆粒與顆粒之間的距離變小,能夠利用的吸附位點減少,改性沸石與之間的離子交換減少,從而對氨氮的吸附量減少,導致去除率下降.Vilar等[24]提出的高濃度的吸附劑外圍會形成屏蔽效應,阻止吸附質與吸附位點的結合,導致吸附容量減小可以解釋這一現(xiàn)象.該實驗的沸石最佳投加量為8g/L.

圖5 溶液pH值對氨氮吸附的影響Fig.5 Effects of pH on the adsorption of ammonium

圖6 沸石投加量對氨氮吸附的影響Fig.6 Effects of zeolite dosage on the adsorption of ammonium

2.3.3 初始氨氮濃度 圖 6為氨氮在不同初始濃度(30～150mg/L)下氨氮去除率和時間t的關系.由圖6可知,溶液中大部分氨氮在前50min的吸附速率最快,50min以后的去除速率逐漸變緩直至達到平衡.這種”快速吸附,緩慢平衡”的吸附過程可以通過濃度差解釋.最初的改性沸石表面和溶液中氨氮的濃度差最大,產生的克服從液相轉移到固相中的驅動力最大,因此較高的初始氨氮濃度可以加快氨氮吸附的速率[25].隨著時間的推移,改性沸石表面和溶液中氨氮的濃度差逐漸減小,因此吸附驅動力減弱,吸附過程趨于平緩,最終達到平衡.Diana[26]利用AlCl3改性沸石吸附氨氮時,初始氨氮濃度對去除率和 t也得到了相似的吸附曲線.

2.3.4 溫度的影響 圖7為在不同溫度(10～50℃)下氨氮去除率和溫度的關系.由圖 7可知,隨著溫度的升高,沸石對氨氮的去除率呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢,這可能是由于溫度與氨氮的擴散系數(shù)有正相關性,隨著溫度的升高,溶液中動能增大,擴散系數(shù)增大,流動性增強,從而促進了和結合位點的結合[27].氨氮去除率隨著溫度的增加而增加,推測吸附過程是吸熱的,隨著溫度的增加,與沸石可以更有效地進行離子交換.

圖7 初始氨氮濃度對吸附的影響Fig.7 Effects of initial ammonium concentration on the adsorption of ammonium

2.4 吸附等溫線

通過對實驗數(shù)據(jù)進行不同吸附等溫模型的擬合,找到最適合吸附過程的模型,并解釋吸附機制是非常重要的一個階段.本實驗通過Freundlich和 Langmuir兩種吸附等溫線擬合實驗數(shù)據(jù),以尋找最大吸附容量和最合適的吸附模型,兩種等溫線方程的適用性通過相關系數(shù)R2來評定.

2.4.1 Freundlich吸附等溫線Freundlich吸附等溫式應用于吸附表面不均勻的吸附劑以及多分子層吸附,假設的前提條件是隨著溫度的升高,吸附點位呈指數(shù)增加,它可以表述為

式中:qe為吸附劑的平衡吸附量,mg/g;KF為代表吸附劑能力的Freundlich常數(shù),(L/mg)1/n/(mg·g);n為表示吸附強度的Freundlich常數(shù).n-1能夠衡量吸附強度或表面不均勻性,若 0＜n-1＜1,則吸附過程可行且良好.

采用 Freundlich等溫吸附模型對改性沸石在10～50℃時吸附氨氮的實驗數(shù)據(jù)進行擬合,KF、n和相關系數(shù)R2的數(shù)值列于表2中.在實驗溫度10～50℃范圍內Freundlich模型均符合實驗數(shù)據(jù),其n-1值均小于1,說明改性沸石表面吸附容易進行,R2為0.9441～0.9671,說明Freundlich吸附等溫線能夠對實驗數(shù)據(jù)進行模擬.

2.4.2 Langmuir吸附等溫線Langmuir吸附等溫式假設的前提條件是吸附劑表面均勻并且為單分子層,被吸附的分子之間沒有相互作用力,它可以表述為

式中:Ce為吸附質的平衡濃度,mg/L;qe為吸附劑的平衡吸附量,mg/g;qm為吸附劑的單層飽和吸附量,mg/g;Ka為與結合位點的親和性相關的平衡常數(shù),L/mg.

分離系數(shù)RL能夠反映吸附的類型,若RL=0,表明吸附是不可逆的;若 0＜RL＜1,表明吸附是可行的;若 RL=1,表明吸附過程是線性的;若 RL＞1,表明吸附是不可行的.它可以通過下列等式進行計算:

式中:Ka為Langmuir常數(shù),C0是初始氨氮濃度.通過計算,在整個實驗濃度范圍內,RL值為 0.0384～0.4310,說明吸附過程是可行的.

采用Langmuir等溫吸附模型對改性沸石在10～50℃時吸附氨氮的實驗數(shù)據(jù)進行擬合,qm、Ka和R2的數(shù)值列于表2中.由表2數(shù)據(jù)可以看出, Langmuir模型的 R2非常接近于 1,為 0.9832～0.9956,相比于 Freundlich模型有更高的相關系數(shù).結果說明,Langmuir等溫線比Freundlich等溫線更適合描述實驗數(shù)據(jù),改性沸石表面均勻并且為單分子層吸附,被吸附的氨氮之間沒有相互作用力,改性沸石對氨氮的最大飽和吸附量為13.210mg/g.

表2 改性沸石在不同溫度條件下吸附氨氮的等溫線常數(shù)Table 2 Isotherm parameters for ammonium sorption on modified zeolite at different temperature

2.5 吸附動力學

由圖7可知,改性沸石對氨氮的吸附過程可分為快速吸附階段和緩慢吸附階段.在快速吸附階段(0～50min),吸附速率較快,吸附量幾乎正比于時間.此后為平穩(wěn)階段,沸石表面已經被氨氮占據(jù),與溶液中的氨氮形成動態(tài)吸附平衡.隨著時間的延長,在90min后,吸附動力學曲線已經近似成一條水平線,表明吸附量已達到最大值.為了更好地解釋吸附過程,確定控制機理,從動力學的觀點來描述吸附現(xiàn)象,本實驗通過準一級動力學和準二級動力學模型來研究NaCl改性沸石吸附氨氮的反應途徑和速率控制步驟.

2.5.1 準一級動力學模型準一級動力學模型由Lagergren提出,基于假設吸附手擴散步驟的控制,吸附速率和平衡吸附量與在t時刻的吸附量成正比,用于液相-固相體系的吸附過程:

式中:qt和qe分別為時間t和平衡時的氨氮吸附量,mg/g;k1為準一級動力學模型常數(shù),min-1.

繪制不同初始氨氮濃度條件下的 log(qe-qt)和t的關系圖,如圖8所示.準一級動力學模型中的常數(shù) k1可根據(jù)各個等溫線的直線斜率和截距計算,結果列于表3.由表3可知,準一級動力學模型的 R2為 0.9070～0.9969,但理論平衡吸附量(qe.cal)低于實驗平衡吸附量(qe.exp),所以準一級動力學模型不適合描述實驗數(shù)據(jù).

圖8 溫度對氨氮吸附的影響Fig.8 Effects of temperature on the adsorption of ammonium

圖9 準一級動力學模型Fig.9 Pseudo-first-order model

2.5.2 準二級動力學模型準二級動力學模型由Ho和McKay提出,基于假設吸附速率受化學吸附機理的控制,這種以化學吸附為主的吸附涉及到吸附劑和吸附質之間的電子共用或者電子轉移.可用來更深入的分析動力學數(shù)據(jù):

式中:qt和qe分別為時間t和平衡時的氨氮吸附量,mg/g;k2為準二級動力學模型常數(shù),g/(mg·min).

繪制不同初始氨氮濃度條件下的t/qt和t的關系圖,如圖9所示.準二級動力學模型中的常數(shù)k2可根據(jù)各個等溫線的直線斜率和截距計算,計算結果列于表3.由表3可見,準二級動力學模型的 qe.cal與 qe.exp非常接近,結果較為一致,R2非常接近于1,為0.9973-0.9990,說明準二級動力學比準一級動力學更適合該實驗數(shù)據(jù),改性沸石對氨氮的吸附速率受化學吸附機理的控制,這也說明了改性沸石對于氨氮的吸附機理以離子交換作用為主.

圖10 準二級動力學模擬Fig.10 Pseudo-second-order model

表3 改性沸石對氨氮在不同初始濃度下的吸附動力學模型參數(shù)Table 3 Kinetic model parameters for ammonium adsorption on modified zeolite at different initial concentration

3 結論

3.1 顆粒強度分析、SEM、EDS、零電點測定等手段分析發(fā)現(xiàn),NaCl改性沸石的顆粒強度明顯增大;由于去除了原孔道內的一些水分和無機雜質,使得 NaCl改性沸石與天然沸石相比,表面更加粗糙,孔道拓寬,孔徑增大;經過NaCl改性,原沸石中的Al3+、Mg2+、K+、Ca2+等金屬離子與離子半徑更小的 Na+發(fā)生了交換反應,從而增大了沸石的陽離子交換量;經過 NaCl溶液浸泡后沸石的酸性增加酸性增強,零電點由7.0下降到6.1. 3.2 通過考察pH、沸石投加量、初始氨氮濃度以及溫度對吸附過程的影響,當吸附條件為 pH為 7,改性沸石投加量為 8g/L,溫度為 35℃時,NaCl改性沸石對于氨氮的吸附效果最好.

3.3 吸附等溫模型研究表明,Langmuir等溫線(R2=0.9832～0.9956)比 Freundlich等溫線(R2= 0.9441～0.9671)的相關程度更高,更適合描述該實驗數(shù)據(jù),改性沸石對氨氮的最大飽和吸附量為13.210mg/g.

3.4 吸附動力學研究表明,準二級動力學模型的 qe.cal與 qe.exp非常接近,結果較為一致,R2為0.9973-0.9990,比準一級動力學更適合描述該實驗數(shù)據(jù).

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Surface morphology of zeolite before and after modified was analyzed through the particle strength, scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) and point of zero charge (pHPZC). Adsorption studies were carried out at different pH, zeolite dosage, initial ammonium concentrations and temperature. Adsorption mechanism was measured through the adsorption isotherm and adsorption dynamics. The feature of NaCl modified zeolite included increased particle strength, a rough surface, and enlarged pore size. It was also found that sodium ions would enter the zeolite internal through ion exchange. The experimental results showed that the best adsorption condition was pH value of 7, zeolite dosage of 8g/L and temperature at 35℃. The study also revealed that equilibrium adsorption capacity (qe) was positive correlation with initial ammonium concentration. Adsorption data was fitted better to Langmuir adsorption isotherms, with maximal adsorption capacity of 13.210mg/g. The results of kinetics study indicated that the pseudo-second-order model fitted to the experimental data well. These results therefore proved that NaCl modified zeolite could be effectively used as a low-cost adsorbent for the removal of ammonium from wastewater.

sodium chloride；modified；zeolite；adsorption；ammonium

X703.1

A

1000-6923(2016)12-3567-09

李文靜(1991-),女,河北滄州人,北京工業(yè)大學碩士研究生,主要從事污水處理理論與技術研究.

2016-04-16

建筑水系統(tǒng)微循環(huán)重構技術研究與示范(2014ZX07406002)

* 責任作者, 教授, jglijun@bjut.edu.cn

Adsorption mechanism of ammonium from aqueous solutions by NaCl modified zeolite. LI Wen-jing, LI Jun*, ZHANG Yan-zhuo, CHENG Xiao-jie, BIAN Wei (College of Architecture and Civil Engineering, Key Laboratory of Beijing for Water Quality Science & Water Environment Recovery Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China). China Environmental Science, 2016,36(12)：3567～3575