氨氮排入海洋、湖泊、河流及其他水体时可引起水体富营养化,严重时会使水中溶解氧下降,鱼类大量死亡。因而,在水资源短缺和水污染日益严重的今天,经济有效的控制氨氮废水有重要的研究价值。
水中氨氮的处理方法主要有生物硝化法，气体吹脱法和离子交换法等。生物硝化法无污染,能耗低,但其转换作用缓慢,去除难以彻底。气体吹脱法工艺简单,投资较低,但易造成二次污染。而离子交换法是通过对氨离子有很强选择吸附作用的材料去除水中氨氮的方法,反应过程稳定,吸附剂可再生利用,处理成本较低,因此占据着很重要的地位。常见的吸附材料有活性炭、硅胶、蒙脱石、氧化铝和Zeolite等。
沸石是一种廉价的非金属矿物材料,具有稳定的硅(铝)氧四面体结构。沸石的多孔性、高比表面积和阳离子交换特性使得其在分子筛、化学催化、吸附和阳离子交换方面具有广泛的应用价值。通过适当改性处理后,沸石的吸附和离子交换能力将更为突出。例如,通过热酸浸泡,热碱浸泡,焙烧改性,镁盐浸泡,β-环糊精改性,半胱胺盐酸盐改性等方式,可以改变天然沸石的物理化学特性,清理沸石孔道中的杂质,提高沸石比表面积,从而提高沸石的吸附量。
在实验中，用已配制的1000mg/L氨氮储备液配制一定浓度的氨氮溶液于250mL三角烧瓶中，分别加入一定量的改性沸石,然后放入恒温振荡箱中，在一定温度下以180r/min的速度振荡，直至达到吸附平衡。进行吸附实验，用1mol/LNaOH和1mol/LHCl调节溶液的pH，将其放入恒温振荡培养箱中振荡12h。为了保证所得数据与取样时间的一致性，在不同时间吸取上清液并在3200r/min离心2min，用分光光度法测量上清液的氨氮浓度。通过测吸附前后的溶液中氨氮浓度，计算吸附量。
通过实验对天然沸石和NaCl改性沸石吸附水中氨氮的性能进行了对比。结果发现，当初始pH为7，沸石投加量为8g/L，初始氨氮浓度为120mg/L，温度为25℃，反应时间为12h时，天然沸石和NaCl改性沸石对水中氨氮的吸附量分别为4.96mg/L和10.25mg/L。NaCl改性沸石对水中氨氮吸附性能明显高于天然沸石，这主要归功于经过NaCl改性后进入到沸石内部的Na+与水中氨氮进行了离子交换作用。
