天然沸石(主要成分为硅22.3wt%、铝5.62wt%、氧66.1wt%及少量钙、钠、镁、铁、锌等),PAC(碘值1000mg/g,亚甲基蓝值120mg/g,粒度超过200目占比90%,水分10wt%,灰分9wt%),混凝剂聚合氯化铝,氯化铵、高锰酸钾、酒石酸钾钠、纳氏试剂、氯化钠、氢氧化钠、浓盐酸等购自某化学试剂有限公司,Milli-Q超纯水。
静态吸附实验分为改性沸石粉单独吸附、PAC单独吸附及沸石粉与PAC联用吸附。在单独吸附中将一定量吸附剂投加至400mL模拟水样中,充分搅拌吸附,静置沉淀20min后取上清液测定NH3-N,CODMn和UV254等。两者联用吸附时,先投加2.0g/L沸石粉,快速搅拌后投加15mg/LPAC,其余吸附过程与单独吸附过程一致。
从比表面积与孔性质分析结果可以看出,改性可大幅度提高Zeolite的比表面积和平均孔径,有利于提高沸石粉的吸附交换性能,其中比表面积增大趋势呈组合改性沸石粉MZ>酸改性沸石粉H-Z>盐改性沸石粉N-Z>高温改性沸石粉T-Z,组合改性沸石粉MZ的比表面积增大157.4%,平均孔径增大34.7%。且t-Plot微孔面积参数的降低和总孔体积增大反映出改性沸石粉的小孔含量降低,大孔含量增加。因此沸石粉改性尤其是组合改性可增加沸石粉比表面积,清除孔道杂质,提高孔道有效空间,使改性后的沸石粉吸附交换能力得到提高。
用组合改性MZ进行耦合强化混凝,相较于酸改性沸石粉H-Z、盐改性沸石粉N-Z和高温改性沸石粉T-Z,沸石粉比表面积和平均吸附孔径增加最明显,改性后沸石粉的晶体结构没有发生变化,但对NH3-N具有吸附交换能力的Na+特征吸收峰显著增强。
MZ耦合PAC强化混凝过程中Zeta电位的绝对值明显降低,胶体斥力减少;絮体粒径大,分布集中,表面更粗糙,粘黏现象明显;MZ和PAC成为凝聚核心,改善混凝效果;同时有机物的有效去除降低了其对MZ的吸附和覆盖,进一步强化MZ对NH3-N的去除效能。