沸石是一族架状结构的多孔性含水铝硅酸盐矿物, 硅氧四面体是其基本单位, 其中 部 分Si4 +被Al3 +所取代,为了中和负一价的氧离子,就会有相应的金属阳离子加入其中,这些与晶格联系较弱的碱金属(碱土金属) 和水分子极易与周围水溶液中阳离子发生交换作用,因而沸石具有良好的离子交换选择性能。又因沸石具有不同连接方式的的硅(铝)氧四面体结构,沸石中便形成了大量的孔穴和孔道,因其表面积很大,大量分子进入其中,因而具有很好的吸附性能,故在污水处理中得到了广泛的应用。此外,沸石种类繁多,但以Clinoptilolite处理氨氮废水效果最佳。研究人员用斜发沸石处理氨氮废水均取得良好的效果。
在温度298 K 下,取100 mL一定浓度的氨氮废水于250 mL 锥形瓶中,向其加入一定质量和粒径的斜发沸石,将各锥形瓶置于空气振荡器中以 200 r /min的速度震荡一定时间后静置,取上清液,用纳氏试剂分光光度法测定水样的吸光度,由标准曲线计算出溶液中剩余氨氮浓度, 比较不同实验条件下, 斜发沸石对氨氮吸附的影响,按下式计算氨氮去除率和斜发沸石对氨氮的吸附量:
随着沸石粒径的减小,斜发沸石对氨氮的去除率由 68. 31% 提高至 92. 71%,因为沸石粒径越小,其比表面积越大,固液吸附接触面增加,故对氨氮的去除率提高。粒径小于74 μm 时,去除率达到最高。
Zeolite吸附氨氮是一种快速吸附、缓慢平衡的过程,在开始前 3 h,沸石对废水中氨氮的吸附速率随时间的延长而迅速增加, 斜发沸石对氨氮的去除率达到 92. 71% ,进一步延长反应时间吸附速率增加缓慢, 这是因为当斜发沸石吸附溶液中的NH4+ 达到饱和后,溶液中会有离子交换和吸附平衡,此时延长时间也不能大幅度提高氨氮去除率,直至7 h后氨氮去除率保持不变,此时可认为,沸石吸附饱和,此时对氨氮的去除率为 93. 61%,因此选择吸附时间为3 h。
当斜发沸石用量由2 g /100 mL增加到7 g /100 mL时,氨氮去除率由60. 30%提升至92. 71% , 单位质量斜发沸石对氨氮的去除率由6. 03 mg /g 降低为 2. 65 mg /g,由此可知, 当溶液中氨氮含量一定时,开始增加斜发沸石用量,可以使得去除率大幅提高, 但当溶液中氨氮的去除率增大到一定时,此时再增大斜发沸石用量,对氨氮的去除率影响甚微。当斜发沸石用量为7 g /100 mL时,氨氮剩余浓度为14. 58 mg /g,低于国家一级排放标准( GB18918-2002) ,可以达标排放。