随着城市人口的日益膨胀和工农业的迅速发展，氨氮污染的来源越来越广泛，排放量也越来越大，氨氮的污染日益严重。氨氮排入水体，容易引起水中藻类及其他微生物大置繁殖，形成富营养化污染，这不但会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，严重时甚至会影响饮水安全。因此，去除水体中的氨氮对于防治水体富营养化和保障水产养殖生产至关重要。
沸石是含水多孔铝硅酸盐的总称，其结晶构造主要由（SiO）四面体组成，其中部分Si4+为Al3+取代，导致负电荷过剩，因此，结构中有碱金属（碱土金属）等平衡电荷的离子。同时沸石构架中有一定孔径的空腔和孔道，决定了其具有吸附、离子交换等性质，因此其对氨氮具有很强的选择性吸附能力，因而可被应用于氨氮废水的处理。对沸石处理氨氮废水进行了许多研究，但是吸附动力学和等温吸附的研究结果不尽相同，尤其是对沸石饱和吸附量的研究鲜见报道，因此有必要做进一步研究。本实验探讨了氨氮浓度、温度、时间、沸石粒径对天然沸石吸附氨氮的影响，研究了沸石对氨氮的动态吸附过程，旨在探索沸石对氨氮吸附的规律，为沸石用于氨氮废水处理奠定基础。
吸附动力学研究
通过在不同温度下进行试验，研究不同时间内沸石对氨氮的吸附量，进而得出反应速率变化的规律和物质浓度随时间变化的规律。沸石对氨氮的吸附量随时间而变化见图1。在不同温度下，沸石对氨氮的吸附量都是随着时间的增加而增加，但并不一定随着温度的升高而增加。在吸附反应初始阶段（0~60min），沸石对氨氮的吸附速率较大，吸附量上升很快，随着吸附反应的不断进行，吸附速率降低，在360min后吸附基本达到平衡。沸石对氨氮的快速吸附阶段是氨氮在沸石表面和内部孔隙中的扩散吸附过程，第二阶段为平衡吸附过程，此时吸附速率随着溶液中氨氮浓度的降低而变慢，最终达到固液两相平衡。10、25℃和40℃下的平衡吸附容量分别为3.60、4.05mg·g-1和3.87mg·g-1左右。采用SPSS软件进行处理间多重比较LSD分析，结果表明在3种温度下沸石对氨氮的吸附容量有显著性差异（P<0.05）。为了进一步描述沸石对氨氮吸附过程的动力学特征，利用图1中的数据，用以下准二级动力学方程进行拟合：t/Qt=1/（k·2Qe2）+t/Qe式中：t为吸附时间（min）；Qt为t时刻的吸附量（mg·g-1）；Qe为平衡吸附量（mg·g-1）；k2为二级吸附速率常数（g·mg-1·min-1）。不同温度下沸石对氨氮吸附过程的动力学参数列于表1。
表1中数据显示，k2随着吸附温度的升高而增大，说明在10~40℃的范围内，沸石对氨氮的吸附速率是随着温度的升高而加快。其中二级吸附动力学方程的相关系数R2在各个温度下均达0.999以上，通过模型计算出的10、25℃和40℃下的平衡吸附质量分别为3.373、4.115、3.89mg·g-1，与实验测定值十分接近，因此准二级吸附动力学模型可以较好地描述该吸附过程。但是，在10~40℃的温度下，沸石的平衡吸附量并不和温度成正比，在25℃下沸石的平衡吸附量最大，可能在25℃下更有利于沸石吸附反应的进行。
