改性沸石處理氨氮廢水的試驗研究

王代芝，徐 源

（湖北師范大學城市與環境學院，湖北 黃石 435002）

隨著化肥、石油化工等行業的迅速發展壯大，由此而產生的高氨氮廢水也成為行業發展制約因素之一。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，經濟有效的控制高濃度的氨氮污染成為當前環保工作者研究的重要課題，得到了業內人士的高度重視。氨氮廢水的形成一般是由于氨水和無機氨共同存在所造成的，pH值呈堿性的廢水主要含有無機氨和氨水，pH值呈酸性的廢水中的氨氮主要是無機氨。廢水中氨氮的構成主要有兩種：①氨水形成的氨氮；②無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等[3-6]。未經處理或處理不完全的含氮污染物的任意排放給環境造成了極大的危害。

本試驗是用經不同改性劑改性的沸石處理廢水中的氨氮，考察其改性后對廢水中氨氮的處理效果，試驗證明，處理后的廢水出水達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》的二級標準。

1 試驗研究

1.1 試驗方法

本試驗用水取自某化工廠的工業廢水，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 氨氮標準曲線的繪制

吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL銨標準使用液(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，氨氮含量為橫坐標，繪制工作曲線。試驗結果如圖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，密閉保存備用。

2 試驗結果及討論

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上清液進行測定，得處理后氨氮的含量，試驗結果見下表。

圖1 氨氮標準曲線

不同改性劑改性的沸石處理廢水的效果

由試驗結果可以看出，5%氯化鉀改性的沸石對氨氮的處理效果較好，去除率較高。后續試驗所用的沸石全部是經5%氯化鉀改性的沸石。

2.2 反應時間對廢水處理效果的影響

在9個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，取上清液進行測定，得處理后氨氮的含量，試驗結果如圖2。

圖2 反應時間對廢水處理效果的影響

由圖2試驗結果可以看出，處理時間從10min到80min內氨氮的去除率一直上升，90min時氨氮的去除率有所下降，后續試驗的處理時間為80min。

2.3 改性沸石的用量對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上清液進行測定，得處理后氨氮的含量，試驗結果如圖3。

圖3 改性沸石的用量對廢水處理效果的影響

由圖3試驗結果可以看出，沸石投加量從0.5g到3g內氨氮的去除率一直上升，3g以后氨氮的去除率逐步下降，后續試驗改性沸石的用量為3g/100mL。

2.4 pH值對廢水處理效果的影響

分別向8個250mL的燒杯中加入100mL的氨氮廢水，然后調節其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上清液進行測定，得處理后氨氮的含量，試驗結果如圖4。

圖4 pH值對廢水處理效果的影響

由圖4試驗結果可以看出，在一定pH值范圍內改性沸石對氨氮的去除率隨著pH值的升高而上升，接著在一定范圍內去除率會隨著pH值的升高而幾乎保持不變，pH值繼續升高，去除率則會下降，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 廢水濃度對處理效果的影響

將原廢水進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上清液進行測定，得處理后氨氮的含量，試驗結果如圖5。

圖5 廢水的濃度對處理效果的影響

由圖5試驗結果可以看出，改性沸石對氨氮的去除率隨著氨氮廢水濃度的上升而下降，所以在實際應用中此方法只能處理經預處理過的低濃度氨氮廢水。

2.6 溫度對處理效果的影響

在6個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上清液進行測定，得到處理后氨氮的含量，試驗結果如圖6。

由圖6試驗結果可以看出，在所選溫度范圍內，溫度對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。所以在實際操作時可以不用考慮溫度的影響。

圖6 溫度對處理效果的影響

3 結論

(1) 氨氮起始濃度與氨氮去除率呈負相關關系，起始濃度越大，氨氮去除率越低，所以在實際應用中，此方法只能處理經預處理過的低濃度氨氮廢水。

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

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

【參考文獻】

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