天然沸石是呈骨架狀結構的多孔性鋁酸鹽晶體,內部有諸多大小較為均勻的孔道與通道,其與環境中的NH4+和Na+等離子發生交換但是不會改變晶體結構,因此具有特殊的離子交換性,加之強大的吸附能力,使其能夠為去除水中氨氮奠定基礎,并且沸石作為資源豐富的礦山資源之一,其成本低廉,因此可廣泛應用于水處理之中。

選用河北圍場縣的天然沸石,準備氯化鈉溶液、硫酸鋅、氫氧化鈉、碘化鉀、碘化汞、酒石酸鉀鈉、氯化銨等試劑。在溫度298K下,取100mL一定濃度的氨氮廢水于250mL錐形瓶中,向其加入一定質量和粒徑的沸石,將各錐形瓶置于空氣振蕩器中以200r/min的速度震蕩一定時間后靜置,取上清液,用納氏試劑分光光度法測定水樣的吸光度,由標準曲線計算出溶液中剩余氨氮濃度,比較不同實驗條件下,沸石對氨氮吸附的影響。

并且隨著投加量的增加,未改性沸石對氨氮的去除率隨投加量的增加而迅速增加,改性沸石氨氮去除率的增加速率相對較為緩慢。當沸石投加量為0.5g/L時,未改性沸石對氨氮的去除效果為18.07%,改性沸石對氨氮的去除效果達到了61.66%,改性沸石比未改性沸石的去除率提高了241%。而當沸石投加量為2.5g/L時,未改性沸石和改性沸石的氨氮去除率分別為49.6%和90.06%,改性沸石比未改性沸石的去除率提高了81.6%。以上可以說明相對于未改性沸石而言,該種改性沸石具有更高的吸附容量。

根據試驗與材料可知,在10-200mg·L-1范圍內,Langmuir方程比Fre-undlich方程能更好地描述氨氮在沸石上的吸附行為,且1/n為0.416,說明改性沸石對氨氮有良好的吸附性能,是一種高效的吸附材料。并且增加沸石的投加量,可以增加氨氮的去除率,但是沸石的單位吸附量會下降,而減小沸石的粒徑可以提高沸石的吸附量。由于沸石具有交換吸附的特性,今后將在陽離子對沸石吸附的影響和沸石改性等方面開展進一步研究,并將沸石作為吸附基質材料,進行水體富營養化治理和水產養殖污水處理等實際應用研究。