氨氮排入海洋、湖泊、河流及其他水體時可引起水體富營養(yǎng)化,嚴重時會使水中溶解氧下降,魚類大量死亡。因而,在水資源短缺和水污染日益嚴重的今天,經(jīng)濟有效的控制氨氮廢水有重要的研究價值。

水中氨氮的處理方法主要有生物硝化法，氣體吹脫法和離子交換法等。生物硝化法無污染,能耗低,但其轉(zhuǎn)換作用緩慢,去除難以徹底。氣體吹脫法工藝簡單,投資較低,但易造成二次污染。而離子交換法是通過對氨離子有很強選擇吸附作用的材料去除水中氨氮的方法,反應過程穩(wěn)定,吸附劑可再生利用,處理成本較低,因此占據(jù)著很重要的地位。常見的吸附材料有活性炭、硅膠、蒙脫石、氧化鋁和沸石等。

沸石是一種廉價的非金屬礦物材料,具有穩(wěn)定的硅(鋁)氧四面體結(jié)構(gòu)。沸石的多孔性、高比表面積和陽離子交換特性使得其在分子篩、化學催化、吸附和陽離子交換方面具有廣泛的應用價值。通過適當改性處理后,沸石的吸附和離子交換能力將更為突出。例如,通過熱酸浸泡,熱堿浸泡,焙燒改性,鎂鹽浸泡,β-環(huán)糊精改性,半胱胺鹽酸鹽改性等方式,可以改變天然沸石的物理化學特性,清理沸石孔道中的雜質(zhì),提高沸石比表面積,從而提高沸石的吸附量。

在實驗中，用已配制的1000mg/L氨氮儲備液配制一定濃度的氨氮溶液于250mL三角燒瓶中，分別加入一定量的改性沸石,然后放入恒溫振蕩箱中，在一定溫度下以180r/min的速度振蕩，直至達到吸附平衡。進行吸附實驗，用1mol/LNaOH和1mol/LHCl調(diào)節(jié)溶液的pH，將其放入恒溫振蕩培養(yǎng)箱中振蕩12h。為了保證所得數(shù)據(jù)與取樣時間的一致性，在不同時間吸取上清液并在3200r/min離心2min，用分光光度法測量上清液的氨氮濃度。通過測吸附前后的溶液中氨氮濃度，計算吸附量。

通過實驗對天然沸石和NaCl改性沸石吸附水中氨氮的性能進行了對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當初始pH為7，沸石投加量為8g/L，初始氨氮濃度為120mg/L，溫度為25℃，反應時間為12h時，天然沸石和NaCl改性沸石對水中氨氮的吸附量分別為4.96mg/L和10.25mg/L。NaCl改性沸石對水中氨氮吸附性能明顯高于天然沸石，這主要歸功于經(jīng)過NaCl改性后進入到沸石內(nèi)部的Na+與水中氨氮進行了離子交換作用。