改性沸石處理氨氮廢水的試驗(yàn)研究

王代芝，徐 源

（湖北師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，湖北 黃石 435002）

隨著化肥、石油化工等行業(yè)的迅速發(fā)展壯大，由此而產(chǎn)生的高氨氮廢水也成為行業(yè)發(fā)展制約因素之一。氨氮是污染的重要原因之一，特別是高濃度氨氮廢水造成的污染[1-2]。因此，經(jīng)濟(jì)有效的控制高濃度的氨氮污染成為當(dāng)前環(huán)保工作者研究的重要課題，得到了業(yè)內(nèi)人士的高度重視。氨氮廢水的形成一般是由于氨水和無機(jī)氨共同存在所造成的，pH值呈堿性的廢水主要含有無機(jī)氨和氨水，pH值呈酸性的廢水中的氨氮主要是無機(jī)氨。廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩種：①氨水形成的氨氮；②無機(jī)氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等[3-6]。未經(jīng)處理或處理不完全的含氮污染物的任意排放給環(huán)境造成了極大的危害。

本試驗(yàn)是用經(jīng)不同改性劑改性的沸石處理廢水中的氨氮，考察其改性后對(duì)廢水中氨氮的處理效果，試驗(yàn)證明，處理后的廢水出水達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1 試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)用水取自某化工廠的工業(yè)廢水，pH值為7.58，廢水中氨氮的濃度為77.5mg/L。將廢水用改性沸石處理后取上清液，用納氏試劑分光光度法測定廢水中的氨氮。

1.2 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL銨標(biāo)準(zhǔn)使用液(此溶液每毫升含有0.010mg氨氮)于50mL具塞比色管中，加水稀釋至標(biāo)線，加1.0mL的酒石酸鉀鈉溶液，混勻。加1.5mL的納氏試劑，混勻。放置10min后，在波長420nm處，用光程20mm的比色皿，以蒸餾水為參比，測定吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，氨氮含量為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

1.3 改性沸石的制備

配置一定濃度的改性劑若干毫升，再稱取若干克沸石加入其中，并使沸石被改性劑淹沒。緩慢攪拌30min，然后靜置24h。靜置完后用蒸餾水洗滌至中性，放入烘箱烘干備用。用此方法制備由HCl、NaOH、KCl改性的沸石若干克，密閉保存?zhèn)溆谩?/p>

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 改性劑的選擇

分別稱取2g未改性沸石、0.5mol/L鹽酸改性的沸石、1mol/L鹽酸改性的沸石、5%氫氧化鈉溶液改性的沸石、10%氫氧化鈉溶液改性的沸石、5%氯化鉀溶液改性的沸石和10%氯化鉀溶液改性的沸石于7個(gè)250mL的燒杯中，分別加入100mL的氨氮廢水，攪拌30min后，分別取1mL上清液進(jìn)行測定，得處理后氨氮的含量，試驗(yàn)結(jié)果見下表。

圖1 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

不同改性劑改性的沸石處理廢水的效果

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，5%氯化鉀改性的沸石對(duì)氨氮的處理效果較好，去除率較高。后續(xù)試驗(yàn)所用的沸石全部是經(jīng)5%氯化鉀改性的沸石。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水處理效果的影響

在9個(gè)250mL潔凈的燒杯中分別加入100mL氨氮廢水，再分別加入1g改性沸石，分別處理10、20、30、40、50、60、70、80和90min，取上清液進(jìn)行測定，得處理后氨氮的含量，試驗(yàn)結(jié)果如圖2。

圖2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水處理效果的影響

由圖2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，處理時(shí)間從10min到80min內(nèi)氨氮的去除率一直上升，90min時(shí)氨氮的去除率有所下降，后續(xù)試驗(yàn)的處理時(shí)間為80min。

2.3 改性沸石的用量對(duì)廢水處理效果的影響

分別稱取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5g改性沸石于9個(gè)250mL的燒杯中，分別加入100mL的氨氮廢水，攪拌80min后，分別取1mL上清液進(jìn)行測定，得處理后氨氮的含量，試驗(yàn)結(jié)果如圖3。

圖3 改性沸石的用量對(duì)廢水處理效果的影響

由圖3試驗(yàn)結(jié)果可以看出，沸石投加量從0.5g到3g內(nèi)氨氮的去除率一直上升，3g以后氨氮的去除率逐步下降，后續(xù)試驗(yàn)改性沸石的用量為3g/100mL。

2.4 pH值對(duì)廢水處理效果的影響

分別向8個(gè)250mL的燒杯中加入100mL的氨氮廢水，然后調(diào)節(jié)其pH值分別為2.2、3.1、4.0、5.2、6.5、7.1、8.1、9.3，再向其中分別加入3.0g改性沸石，攪拌80min后，分別取1mL上清液進(jìn)行測定，得處理后氨氮的含量，試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 pH值對(duì)廢水處理效果的影響

由圖4試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在一定pH值范圍內(nèi)改性沸石對(duì)氨氮的去除率隨著pH值的升高而上升，接著在一定范圍內(nèi)去除率會(huì)隨著pH值的升高而幾乎保持不變，pH值繼續(xù)升高，去除率則會(huì)下降，故改性沸石處理氨氮廢水的適宜pH值范圍在4～7之間。

2.5 廢水濃度對(duì)處理效果的影響

將原廢水進(jìn)行稀釋配制成濃度為15.5、31.0、46.5、62.0、77.5mg/L的廢水，并分別量取100mL置于5個(gè)250mL的燒杯中，再向其中分別加入3.0g改性沸石，攪拌80min后，分別取1mL上清液進(jìn)行測定，得處理后氨氮的含量，試驗(yàn)結(jié)果如圖5。

圖5 廢水的濃度對(duì)處理效果的影響

由圖5試驗(yàn)結(jié)果可以看出，改性沸石對(duì)氨氮的去除率隨著氨氮廢水濃度的上升而下降，所以在實(shí)際應(yīng)用中此方法只能處理經(jīng)預(yù)處理過的低濃度氨氮廢水。

2.6 溫度對(duì)處理效果的影響

在6個(gè)250mL潔凈的燒杯中分別加入100mL氨氮廢水，再分別加入3.0g改性沸石，依次在水溫為15、20、25、30、35、40℃的恒溫振蕩器中振蕩80min后，分別取1mL上清液進(jìn)行測定，得到處理后氨氮的含量，試驗(yàn)結(jié)果如圖6。

由圖6試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在所選溫度范圍內(nèi)，溫度對(duì)氨氮吸附效果的影響不是很大，隨著溫度的上升氨氮去除率的變化并不明顯。所以在實(shí)際操作時(shí)可以不用考慮溫度的影響。

圖6 溫度對(duì)處理效果的影響

3 結(jié)論

(1) 氨氮起始濃度與氨氮去除率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，起始濃度越大，氨氮去除率越低，所以在實(shí)際應(yīng)用中，此方法只能處理經(jīng)預(yù)處理過的低濃度氨氮廢水。

(2) 溶液pH值對(duì)氨氮去除率的影響不是很大，當(dāng)pH值處在4～7之間時(shí)，氨氮去除率保持在一個(gè)較佳的水平。

(3) 溫度對(duì)改性沸石吸附氨氮的影響很小，在所選溫度范圍內(nèi)，溫度的升高對(duì)改性沸石吸附氨氮的作用并不明顯。所以在實(shí)際操作時(shí)可以不用考慮溫度的影響。

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