改性沸石处理氨氮废水的试验研究

王代芝，徐 源

（湖北师范大学城市与环境学院，湖北 黄石 435002）

随着化肥、石油化工等行业的迅速发展壮大，由此而产生的高氨氮废水也成为行业发展制约因素之一。氨氮是污染的重要原因之一，特别是高浓度氨氮废水造成的污染[1-2]。因此，经济有效的控制高浓度的氨氮污染成为当前环保工作者研究的重要课题，得到了业内人士的高度重视。氨氮废水的形成一般是由于氨水和无机氨共同存在所造成的，pH值呈碱性的废水主要含有无机氨和氨水，pH值呈酸性的废水中的氨氮主要是无机氨。废水中氨氮的构成主要有两种：①氨水形成的氨氮；②无机氨形成的氨氮，主要是硫酸铵、氯化铵等[3-6]。未经处理或处理不完全的含氮污染物的任意排放给环境造成了极大的危害。

本试验是用经不同改性剂改性的沸石处理废水中的氨氮，考察其改性后对废水中氨氮的处理效果，试验证明，处理后的废水出水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》的二级标准。

1 试验研究

1.1 试验方法

本试验用水取自某化工厂的工业废水，pH值为7.58，废水中氨氮的浓度为77.5mg/L。将废水用改性沸石处理后取上清液，用纳氏试剂分光光度法测定废水中的氨氮。

1.2 氨氮标准曲线的绘制

吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL铵标准使用液(此溶液每毫升含有0.010mg氨氮)于50mL具塞比色管中，加水稀释至标线，加1.0mL的酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.5mL的纳氏试剂，混匀。放置10min后，在波长420nm处，用光程20mm的比色皿，以蒸馏水为参比，测定吸光度。以吸光度为纵坐标，氨氮含量为横坐标，绘制工作曲线。试验结果如图1所示。

1.3 改性沸石的制备

配置一定浓度的改性剂若干毫升，再称取若干克沸石加入其中，并使沸石被改性剂淹没。缓慢搅拌30min，然后静置24h。静置完后用蒸馏水洗涤至中性，放入烘箱烘干备用。用此方法制备由HCl、NaOH、KCl改性的沸石若干克，密闭保存备用。

2 试验结果及讨论

2.1 改性剂的选择

分别称取2g未改性沸石、0.5mol/L盐酸改性的沸石、1mol/L盐酸改性的沸石、5%氢氧化钠溶液改性的沸石、10%氢氧化钠溶液改性的沸石、5%氯化钾溶液改性的沸石和10%氯化钾溶液改性的沸石于7个250mL的烧杯中，分别加入100mL的氨氮废水，搅拌30min后，分别取1mL上清液进行测定，得处理后氨氮的含量，试验结果见下表。

图1 氨氮标准曲线

不同改性剂改性的沸石处理废水的效果

由试验结果可以看出，5%氯化钾改性的沸石对氨氮的处理效果较好，去除率较高。后续试验所用的沸石全部是经5%氯化钾改性的沸石。

2.2 反应时间对废水处理效果的影响

在9个250mL洁净的烧杯中分别加入100mL氨氮废水，再分别加入1g改性沸石，分别处理10、20、30、40、50、60、70、80和90min，取上清液进行测定，得处理后氨氮的含量，试验结果如图2。

图2 反应时间对废水处理效果的影响

由图2试验结果可以看出，处理时间从10min到80min内氨氮的去除率一直上升，90min时氨氮的去除率有所下降，后续试验的处理时间为80min。

2.3 改性沸石的用量对废水处理效果的影响

分别称取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5g改性沸石于9个250mL的烧杯中，分别加入100mL的氨氮废水，搅拌80min后，分别取1mL上清液进行测定，得处理后氨氮的含量，试验结果如图3。

图3 改性沸石的用量对废水处理效果的影响

由图3试验结果可以看出，沸石投加量从0.5g到3g内氨氮的去除率一直上升，3g以后氨氮的去除率逐步下降，后续试验改性沸石的用量为3g/100mL。

2.4 pH值对废水处理效果的影响

分别向8个250mL的烧杯中加入100mL的氨氮废水，然后调节其pH值分别为2.2、3.1、4.0、5.2、6.5、7.1、8.1、9.3，再向其中分别加入3.0g改性沸石，搅拌80min后，分别取1mL上清液进行测定，得处理后氨氮的含量，试验结果如图4。

图4 pH值对废水处理效果的影响

由图4试验结果可以看出，在一定pH值范围内改性沸石对氨氮的去除率随着pH值的升高而上升，接着在一定范围内去除率会随着pH值的升高而几乎保持不变，pH值继续升高，去除率则会下降，故改性沸石处理氨氮废水的适宜pH值范围在4～7之间。

2.5 废水浓度对处理效果的影响

将原废水进行稀释配制成浓度为15.5、31.0、46.5、62.0、77.5mg/L的废水，并分别量取100mL置于5个250mL的烧杯中，再向其中分别加入3.0g改性沸石，搅拌80min后，分别取1mL上清液进行测定，得处理后氨氮的含量，试验结果如图5。

图5 废水的浓度对处理效果的影响

由图5试验结果可以看出，改性沸石对氨氮的去除率随着氨氮废水浓度的上升而下降，所以在实际应用中此方法只能处理经预处理过的低浓度氨氮废水。

2.6 温度对处理效果的影响

在6个250mL洁净的烧杯中分别加入100mL氨氮废水，再分别加入3.0g改性沸石，依次在水温为15、20、25、30、35、40℃的恒温振荡器中振荡80min后，分别取1mL上清液进行测定，得到处理后氨氮的含量，试验结果如图6。

由图6试验结果可以看出，在所选温度范围内，温度对氨氮吸附效果的影响不是很大，随着温度的上升氨氮去除率的变化并不明显。所以在实际操作时可以不用考虑温度的影响。

图6 温度对处理效果的影响

3 结论

(1) 氨氮起始浓度与氨氮去除率呈负相关关系，起始浓度越大，氨氮去除率越低，所以在实际应用中，此方法只能处理经预处理过的低浓度氨氮废水。

(2) 溶液pH值对氨氮去除率的影响不是很大，当pH值处在4～7之间时，氨氮去除率保持在一个较佳的水平。

(3) 温度对改性沸石吸附氨氮的影响很小，在所选温度范围内，温度的升高对改性沸石吸附氨氮的作用并不明显。所以在实际操作时可以不用考虑温度的影响。

【参考文献】

[1]周彤.污水的零费用脱氮[J].给水排水，2000，26(2)：37-39.

[2]刘国文.有色金属冶炼氨氮废水处理方法研究[J].湖南有色金属，2004，20(3)：37-40.

[3]居沈贵.脱除废水中氨氮的传质动力学实验及模型计算[J].江苏工业学院学报，2005，17(1)：16-19.

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[5]邓斌.利用烟道气处理焦化剩余氨水技术[J].环境工程，2000，18(3)：17-19.

[6]王有乐.超声波吹脱技术处理高浓度氨氮废水试验研究[J].环境污染治理技术与设备，2001，2(2)：59-63.