污水深度脫氮除磷是城市污水資源化回用和水環(huán)境污染控制的重要措施。傳統(tǒng)生物處理工藝以去除有機(jī)物為主,生物脫氮存在額外投加碳源、工藝技術(shù)復(fù)雜等問題。吸附法是一種適用于處理低濃度污染物的方法,具有處理效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì),可用于污水廠尾水深度處理。天然沸石具有豐富的孔道和陽(yáng)離子交換吸附性能,對(duì)NH4+有一定的選擇吸附性。但由于其礦物雜質(zhì)含量高、結(jié)構(gòu)孔道不均勻,導(dǎo)致吸附容量偏小,在工程應(yīng)用中受到限制。目前針對(duì)天然沸石的改性調(diào)控研究亦未從根本上解決材料組成與結(jié)構(gòu)方面的缺陷,吸附性能仍不理想。

近年來(lái),以沸石為原料人工合成分子篩成為解決這一問題的有效方法。分子篩與天然沸石的基本結(jié)構(gòu)單元相同,均為硅(鋁)氧四面體,其分子骨架中的部分硅氧四面體的硅原子經(jīng)鋁原子取代后形成帶負(fù)電荷的鋁氧四面體,并與陽(yáng)離子結(jié)合達(dá)到電中性。分子篩的結(jié)構(gòu)規(guī)整、孔道均一,雜質(zhì)含量低,是銨離子優(yōu)良的吸附劑。

針對(duì)不同Zeolite對(duì)于吸附氮的性能分析,試驗(yàn)中4種沸石原材料的元素組成如下:

結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,不同沸石原料堿溶預(yù)處理后可溶性硅溶出量,其中C沸石的硅溶出量最高,A沸石次之,D和B沸石較低。溶出的可溶性硅是下一步晶化合成分子篩的主要原料,對(duì)合成產(chǎn)物中分子篩的純度、質(zhì)量有決定性影響。

并且通過(guò)試驗(yàn)可知,沸石原料中礦物組分的堿溶性與其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有關(guān)。其中,石英(SiO2)屬三方晶系,一般為三方雙錐或菱面體結(jié)構(gòu),相較于斜發(fā)沸石和絲光沸石的多元環(huán)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,故一般的堿溶處理不能將其活化溶解。

4種沸石原料與合成產(chǎn)物的元素組成變化情況.由表中數(shù)據(jù)可知,與沸石原料相比,4種合成產(chǎn)物的Si含量和雜質(zhì)含量均相對(duì)減少,而Al含量和Na含量均相對(duì)增加,相應(yīng)的硅鋁比降低5~7個(gè)比值,上述變化有利于改善合成產(chǎn)物的陽(yáng)離子交換吸附性能.但是4種合成產(chǎn)物的硅鋁比差異并不明顯(在2.86~3.81范圍內(nèi)變化),而氨氮吸附量卻存在顯著不同,與劉思遠(yuǎn)等提出的分子篩硅鋁比與氨氮吸附量有反比關(guān)系的結(jié)論有一定的出入,這是由于合成產(chǎn)物為分子篩及其它礦物成分共存的混合物,合成產(chǎn)物中分子篩的純度不同。