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天然斜发沸石对水中氨氮吸附影响因素研究
摘要：
本实验研究了天然沸石对氨氮
的吸附影响因素及机理，
结果表明，
沸石投
加量为
2g
，
粒径由
20
目增加到
100
目时，
其
qe
从
0.
341
上升到
0.512
mg/g
；
沸
石投加量
1g
，初始氨氮浓度
10
mg/L
增大到
100mg/L
时，
qe
从
0.112
上升
0.595
mg/g
；氨氮初始浓度为
100
mg/L,
投加量为有
1g
增大到
15g
时，
qe
从
0.595
mg/
g
下降到
0.268mg/g,
；沸石
吸附氨氮更适合用
Langmuir
吸附等温线和准二
级反应动力学进行描述，其
R
2
分别为
0.997
和
0.99
8
。
关键词：天然沸石
；氨氮；
吸附容量
Study on
Influencing Factors by Natural Stellerite
Adsorpting
Ammonium
Dianbo-
Xu
China Railway Fifth Survey And
Design Institute Group Co.,Ltd.
Abstract:
This
study
investigated
the
influencing
factors
and
mechanism
of
natural
zeolite
adsorptin
ammonia
results
show
that:
zeolite
dosage
2g
and
particle
size
increased
from
20
mesh
to
100
mesh,
qe
increased
from
0.341
to
0.512mg
/ g; zeolitedosage 1g, initial ammonia
concentration of 10 mg / L increased
to
100mg
/
L,
qe
roses
from
0.112
to
0.595mg
/
g;
ammonia
initial
concentration
is100 mg / L and the dosage from 1g
increased to 15g,qe decreased from 0.595mg / g
to 0.268mg / g; the zeolite adsorbed
ammonia is more suitable to describe Langmuir
adsorption
isotherm
and
pseudo-second
reaction
kinetics,
R
2
is
0.997
and
0.998
respectively.
Keywords:Natural Stellerite;
Ammonium;
Adsorption capacity
引言：近年来，随着城市化进程的加快，化工厂废水的过度排放，使得水体中的
氮元素含量过多，
导致水体富营养化现象日益严重，
已经成为当
今世界面临的全
球性的重大环境问题
[1]
。因此寻找一种有效去除水中氨氮的方法平迫在眉睫，沸
石是一种含水的碱或碱土金
属的铝硅酸盐矿物，
是由硅氧四面体和铝氧四面体组
[2]
成的架状硅酸盐
。具有比表面积大，吸附性能好，离子交换能力强，
化学性能
稳定等特点，
对氨氮的去除有着较好的效果。
因此本文研究沸石对氨氮的吸附机
理及影响因素，为沸石在实际工程中的
应用提供基础资料和理论指导。
1.
实验部分
1.1
实验材料与预处理
本实验所选用的天然斜发沸石购于巩义宝来水处理材料厂，颜色为黑褐色，
其主要成分如表
1
所示
表
1
天然斜发沸石主要化学成分含量表
成分名称
含量（
%
）
SiO
2
TiO
2
Al
2
O
3<
/p>
Fe
2
O
3
FeO
MgO
CaO
MnO
NaO
K
2
O
68.60
0.10
12.43
1.21
0.13
0.81
2.57
0.06
1.08
2. 83
将沸石用去离子水反复冲洗干净，煮沸
30min
以尽可能去除沸石空隙中杂
质，过筛分出不同粒
径的沸石，在
105
℃下烘干，放入干燥器中备用。
1.2
实验仪器、试剂与氨氮测定方法
主要
仪器：
721
分光光度计；
THZ-8
2A
气浴恒温振荡器；
XYJ80-2
电动离心
机。
主要试剂：酒石酸钾钠
（
AR
）；碘化汞（
AR
）；碘化钾（
AR
）；氢氧化钠
（
AR
）；氯化铵（
AR
）。
氨氮测定方法：
采用纳氏试剂光度法，
《水和废水监测分析方法》
（第四版）<
/p>
。
1.3
试验方法
1.3.1
沸石对氨氮的吸附影响因素
本实验通
过改变沸石的粒径大小，
氨氮溶液的初始浓度、
沸石的投加量等
因
素来研究沸石对氨氮的吸附效果，水样为
100ml
，置于
250ml
具塞锥形瓶中，在
25
℃下恒温振荡
16
个
小时，
转速为
200r/min
。
振荡结束后，
用离心机在
3500r/mi
n
下离心
20min
后取上清液测定氨
氮含量。
1.3.2
吸附等温线
取
1g
粒径为
20
～
< br>30
目的沸石投加到
100ml
浓度分别为
10
、
15
、
20
、
40
、
50
、
70
、
100mg/L
的氨氮溶液中
,
在
25
℃下恒温振荡
16
个小时，
转速为
20
0r/min
。
振荡结束后，用离心机在
3500r/min
下离心
20min
后取上清液测定氨氮含量。
1.3.3
吸附动力学
取
1g
沸石粒径为
20
～
30
目的沸石投加到
100ml
浓度为
100mg/L
的氨氮溶
液中，在
25
℃、
200r/min
的条件下振荡，每隔一定时间取样测定水溶液中氨氮
的含量。
2
．结果与讨论
2.1
沸石对氨氮的吸附影响因素
2.1.1
不同粒径对氨氮的吸附研究
称取
2g
粒径为
10
～
20
目、
20
～
30
目、
< br>40
～
60
目和
80
～
100
目的沸石于
100ml
含量为
100mg/L
的氨氮溶液中进行振荡，实验结果如图
1
所示。
图
1.<
/p>
不同粒径沸石对氨氮的吸附效果
如图<
/p>
1
所示，
随着粒径目数的增大，
沸石对氨氮的吸附效果也越好，
沸石吸
附容量由
10
～
20
目
的
0.341mg/g
增加到
80
～
100
目的
0.
512mg/g
。
这是由于一定
质量的
沸石粒径越小其比表面积也就越大，使吸附接触面积增大
[3]
，从而增加了
对氨氮的吸附能力。
2
.1.2
氨氮初始浓度对吸附效果的影响
取
1g
粒径为
20
～
30
目沸石置于
100ml
浓度为
10mg/L
、
15mg/L
、
20mg/L
、
40mg/L
、
50mg/L
、
70mg/L
、
1
00mg/L
的氨氮溶液中振荡，结果如图
2
< br>所示。
0.6
吸附容量
去除率
20
18
吸
附
容
量
(
m
g
/
g
)<
/p>
0.5
14
0.4
12
10
0.3
8
< br>6
0.2
4
0.1
0
20
40
60
80
100
2
0
氨
氮初始浓
度 (mg/L)
< br>吸
附
容
量
(
m
g
/
g
)
16
<
/p>
图
2
不同氨氮初始浓度对吸附效果的影响
如图
2<
/p>
所示，
随着初始氨氮浓度的增大，
沸石对
氨氮的吸附能力增强
[4]
,
其吸
附容量也随之增大，初始氨氮浓度由
10mg/L
< br>增大到
100mg/L
时，沸石的吸附容
量也随之从
0.112mg/g
升上到
0.595mg/L
，而对氨氮的去除率呈下降趋势，由
11.20%
下降到
5.94%
。这
是由于初始氨氮溶液的浓度越大，其固
-
液之间的电化
学势梯度也就越高，
从而促进对氨氮的吸附，
但
一定质量的沸石其有效吸附容量
是有限的，对高浓度氨氮溶液的去除率也会相应减小
2.1.3
不同沸石投加量对吸附效果的
影响
称取
1g
、
2g
、
5g
、
10g
、
15g
粒径为
20
～
30
目的沸石分别置于
100ml
浓度
为
100mg/L
的氨氮溶液
中振荡，结果如图
3
所示。
0.60
吸附容量
去除率
45
40
35
吸
< br>附
容
量
(
m
g
/
g
)
0.50
30
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0
2
4
6
8
10
1
2
14
16
25
20
15
10
5
去
除
率
（
%
）
0.55
沸
石投加量 (g)
图
3
不同沸石投加量对氨氮吸附效果的影响