蛭石對(duì)氨氮去除率的影響因素研究

金詩迪 潘先平

【摘要】本試驗(yàn)對(duì)蛭石去除氨氮的反應(yīng)進(jìn)行了靜態(tài)試驗(yàn)，討論了不同反應(yīng)條件對(duì)氨氮去除率的影響，并初步探討了蛭石去除低濃度氨氮廢水的作用機(jī)理，旨在為后續(xù)的應(yīng)用提供理論支持和基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】蛭石 氨氮廢水 靜態(tài)試驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）42-0157-01

對(duì)于養(yǎng)殖水體來說，按照《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的非離子氨≤0.02mg/L的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合溫度和pH值的條件換算，溫度為15℃～30℃，pH為6.5～8.5之間時(shí)，氨氮濃度的范圍為0.1mg/L～22.99mg/L。實(shí)際的水產(chǎn)養(yǎng)殖中氨氮濃度波動(dòng)的范圍比這個(gè)理論標(biāo)準(zhǔn)要小，氨氮最高限制濃度大概為5mg/L左右，具體的最高限制濃度隨著養(yǎng)殖動(dòng)物種類、溫度、pH值、溶氧等條件的不同而不同。故本試驗(yàn)配制的氨氮模擬廢水的濃度選擇在1～10mg/L范圍內(nèi)。

一、材料與方法

（一）試驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用氨氮廢水：鹽度為35‰，Mg2+摩爾濃度為0.054mol/L的模擬海水氨氮廢水，配制方法如下：銨標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：稱取3.819g經(jīng)100℃干燥過的優(yōu)級(jí)純氯化銨（NH4Cl）溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀釋至刻度。此溶液氨氮濃度為1000mg/L。銨標(biāo)準(zhǔn)使用液：吸取10.00mL銨標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液于1000mL容量瓶中，稀釋至刻度。此溶液氨氮濃度為10mg/L。氨氮濃度為1mg/L～9mg/L之間鹽度為35‰的模擬海水氨氮廢水的配制依此類推。pH計(jì)：采用上海雷磁儀器廠生產(chǎn)的PHS-3C型精密pH計(jì)。該pH計(jì)為指針式，其電極為玻璃電極，量程范圍為pH=0～14，分為pH=0～7，pH=7～14兩檔，精度為0.1。紫外分光光度儀：UV-2550型。磁力攪拌器：上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司生產(chǎn)的JBC-2型定時(shí)控溫磁力攪拌器。電子分析天平：賽多利斯丹佛SI-114。

（二）試驗(yàn)方法

稱取一定量的蛭石于150mL錐形瓶中，加入50mL氨氮模擬海水廢水，按不同的時(shí)間、pH值及鹽度等條件，在磁力攪拌器機(jī)上攪拌。一定時(shí)間后用0.25μm濾膜過濾，取濾液測(cè)其氨氮濃度。氨氮濃度的測(cè)定按照國家環(huán)?？偩帧端蛷U水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）中的納氏試劑分光光度法。

二、結(jié)果與討論

（一）處理時(shí)間對(duì)氨氮吸附的影響

氨氮濃度分別為1mg/L、5mg/L、10mg/L，鹽度為35‰，反應(yīng)溫度為25℃，pH為8.5左右時(shí)，在不同的處理時(shí)間過濾水樣。處理時(shí)間分別0.5、1.5、3、6、12、24h。從表2.1可知，蛭石具有快速吸附、緩慢平衡的特點(diǎn)。在較短時(shí)間內(nèi)，蛭石就能達(dá)到較高去除率。隨著振蕩時(shí)間的延長，蛭石對(duì)氨氮去除率變化緩慢。振蕩3h蛭石吸附基本達(dá)到平衡。

表2.1反應(yīng)時(shí)間對(duì)氨氮去除率的影響

（二）pH對(duì)氨氮吸附的影響

25℃時(shí)，用1mol/L的NaOH溶液或1mg/L的HCl調(diào)節(jié)7個(gè)50ml氨氮濃度10mg/L的水樣的pH值分別為3.1、5.3、6.0、7.2、8.4、9.2、10.6。加入1g蛭石，攪拌3h，靜置35min，測(cè)定濾液的氨氮濃度。氨氮去除率隨pH值變化的曲線如圖2.2所示。

由圖可知，蛭石對(duì)氨氮的去除率受溶液pH值的影響。pH值在3.1～7.2之間時(shí)，隨著pH值的升高，氨氮去除率增加；當(dāng)pH>7.2時(shí)，氨氮去除率隨著pH的升高而逐漸下降。在pH值為10.6時(shí)，可在錐形瓶口聞到明顯的氨味，離子氨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)的氨，此時(shí)較高的氨氮去除率多半是由于氨氣的溢出。故該反應(yīng)的適宜的pH值范圍為6.0～8.0。

圖2.2pH值對(duì)氨氮去除率的影響

（三）鹽度對(duì)氨氮吸附的影響

25℃時(shí)，向50ml氨氮鹽度分別為1‰、8‰、15‰、22‰、29‰、35‰，氨氮濃度分別為10mg/L、5mg/L、3mg/L的水樣中加入1g蛭石，攪拌3h，靜置35min后過濾，測(cè)定濾液的氨氮濃度。

圖2.3 鹽度對(duì)氨氮吸附的影響

不同鹽度及不同氨氮初始濃度下蛭石吸附氨氮的情況如圖2.3所示。可以看出，在氨氮鹽度低于15‰時(shí)，蛭石對(duì)氨氮去除率有下降的趨勢(shì)，但總體變化緩慢。當(dāng)氨氮鹽度大于15‰后，氨氮的去除率隨鹽度的升高而迅速下降。這是因?yàn)轵问且环N層狀粘土類礦物，其表面與層間帶有負(fù)電荷，能吸引陽離子，是一種很好的陽離子交換劑。在低鹽度低濃度時(shí)，蛭石表面的吸附位點(diǎn)并未飽和，對(duì)氨氮的去除率較高。隨著氨氮濃度的升高，蛭石對(duì)氨氮的去除率逐漸下降，吸附位點(diǎn)漸漸飽和。

三、小結(jié)

（1）該反應(yīng)的最佳pH值為7，適宜的pH值為6.0～8.4之間。

（2）蛭石具有快速吸附、緩慢平衡的特點(diǎn)，隨著振蕩時(shí)間的延長，蛭石對(duì)氨氮去除率變化緩慢。振蕩3h蛭石吸附基本達(dá)到平衡。

（3）蛭石對(duì)氨氮的去除率隨著氨氮溶液中鹽度的升高而降低。

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作者簡介：

金詩迪（1988，12-），女，漢族，浙江舟山人，碩士，助理工程師，研究方向：實(shí)驗(yàn)室安全管理。