以改性沸石粉体为原料,采用添加黏结剂和造孔剂方法制备多孔颗粒Zeolite,重点研究了黏结剂种类、用量、造孔剂种类和用量,水添加量等对沸石散失率及吸附氨氮、磷酸盐性能的影响。结果表明:聚乙烯醇(PVA)黏结效果优于水泥和羧甲基纤维素钠(CMC),造孔剂碳酸氢钠相比较活性炭效果更佳.扫描电镜(SEM)结果发现添加碳酸氢钠后,颗粒沸石孔径增大,孔隙结构得到明显改善.在改性沸石粉体中添加1.2%PVA、4%碳酸氢钠、40%水制备所得颗粒型沸石散失率为0,且具有较高氮磷吸附性能,对水中氨氮、磷酸盐的去除率高达88.55%和83.11%.吸附动力学实验表明,多孔颗粒型沸石对氮磷的吸附更加符合拟二级动力学模型。
沸石粉体材料自身黏结能力不强,团聚能力较弱,试验中分别对沸石粉体中添加PVA、水泥和CMC三种黏结剂提高其团聚强度.各黏结剂添加量是指其用量占沸石粉体质量的百分比,水的添加量是指沸石粉体造粒时水的用量占沸石粉体质量的百分比.试验结果如图1所示,颗粒散失率随黏结剂添加量升高显著降低,当PVA、水泥和CMC添加量分别为1%、100%和10%时,颗粒散失率为0.结果表明,由于高黏结剂浓度会增加粉末混合物的黏度,粉末更容易团聚,因此颗粒沸石的散失率越低.图2为PVA、水泥和CMC黏结剂添加量分别为1%、100%和10%条件下,水的添加量和颗粒散失率的关系图,当水的添加量分别为35%、40%和50%时,PVA、水泥和CMC制备的沸石颗粒散失率为0.上述结果表明,相对于水泥与CMC黏结剂,PVA黏结剂对沸石颗粒散失率的影响效显著,并且用量低,对沸石颗粒物理影响小。
如图3所示,随着碳酸氢钠添加量的增加,沸石颗粒的脱氮除磷率呈先增高后降低的趋势,与脱氮率相比,除磷率变化趋势很小.碳酸氢钠添加量为4%时,沸石颗粒脱氮除磷率较好,分别为88.55%和83.11%,与未添加造孔剂的沸石颗粒相比,脱氮除磷率分别提高了14.88%和12.56%。
随着活性炭含量增加沸石颗粒的脱氮除磷性能同样出现先升高后降低的趋势,当活性炭添加量为6%,脱氮除磷率较好分别为80.15%和72.50%,而此时颗粒散失率高达16.7%。
SEM图像表明通过添加造孔剂颗粒沸石的孔道结构明显得到改善,静态吸附试验验证了制备的多孔颗粒沸石吸附性功能良好,可操作性强.动力学试验表明,多孔颗粒沸石对氮磷的吸附更加符合拟二级动力学模型。