沸石对溶液中氨氮的吸附实验研究

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1、环境科学导刊ｈｔｔｐ：／／ｈｊｋｘｄｋｙｉｅｓｏｒｇｃｎ２０１４，３３（增刊）ＣＮ５３－１２０５／ＸＩＳＳＮ１６７３－９６５５沸石对溶液中氨氮的吸附实验研究贺能琴，赵磊（云南省环境科学研究院，云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室，云南昆明６５００３４）摘要：进行了沸石对氨氮的等温吸附实验及吸附动力学实验，得出结论：沸石具有“快速吸附，缓慢平衡”的特点，对氨氮的吸附等温线符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ公式，吸附最大值为６２７３５ｍｇ／Ｌ。关键词：沸石；氨氮；吸附；试验中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－９６５５（２０１４）增刊－０００１－

2、０２氨氮是水中氮污染物的主要存在形式，来源塞三角瓶，分别加入上述浓度的ＮＨ４Ｃｌ溶液广，排放量大，是水体富营养化的主要污染物。对４００ｍｌ，于前两瓶分别加入１０ｇ沸石，第三瓶不加于氨氮的去除，本试验采用沸石作为吸附材料，为入沸石作为对照，塞好玻璃塞，放入恒温振荡箱了研究沸石对氨氮吸附的吸附容量以及沸石对氨氮中，设置温度２５℃，转速１００ｒ／ｍｉｎ，振荡。在不的吸附速率，分别进行了氨氮吸附动力学实验以及同时间点（１５ｍｉｎ、３０ｍｉｎ、１ｈ、２ｈ、４ｈ、６ｈ、沸石对氨氮的等温吸附实验，以此为人工湿地系统１２ｈ、２４ｈ、４８ｈ）分别于非对照组与对照组三角瓶提供参

3、考。中取样，每次取样２ｍｌ溶液，测定溶液中的氨氮１试验器材及试剂浓度。恒温振荡箱，万分之一天平，具塞三角瓶氨氮的测定采用纳什试剂光度法（７２２型可见（１０００ｍｌ、２５０ｍｌ），容量瓶（１０００ｍｌ、５００ｍｌ、分光光度计），沸石吸附量按下式计算：２５０ｍｌ、１００ｍｌ），具塞玻璃磨口比色管（５０ｍｌ），（Ｃｏ－Ｃｅ）Ｖｑ＝比色皿（３０ｍｍ），量筒（１００ｍｌ、２５０ｍｌ、１Ｌ、１０００Ｗ２Ｌ），药勺，烧杯，刻度吸管，玻璃搅棒，微孔滤式中：ｑ—填料的吸附容量，ｍｇ／ｇ；Ｃ０—吸附膜，２ｍｌ注射器，针头过滤器，７２２型可见分光光前后溶液中氨离子的浓度，ｍｇ／Ｌ

4、；Ｃｅ—达吸附平度计，氯化铵，沸石（直径１５ｍｍ），氢氧化钠，衡时，溶液中氨离子的浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｖ—吸附试验碘化汞，碘化钾，酒石酸钾钠，蒸馏水。所取溶液体积，ｍｌ；Ｗ—填料用量，ｇ。２实验３实验结果与分析２１氨氮等温吸附实验３１吸附等温线分别配制ＮＨ＋－Ｎ浓度为１００ｍｇ／Ｌ、２００ｍｇ／图１为２５℃下氨氮初始浓度１００～１０００ｍｇ／Ｌ４Ｌ、３００ｍｇ／Ｌ、４００ｍｇ／Ｌ、５００ｍｇ／Ｌ、６００ｍｇ／Ｌ、的ＮＨ４Ｃｌ溶液，经过２ｄ吸附反应后沸石的氨氮吸附量。７００ｍｇ／Ｌ、８００ｍｇ／Ｌ、９００ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌ的采用Ｌａｎｇｍｕｉｒ公式对等

5、温吸附实验数据进行ＮＨ４Ｃｌ溶液，向１０个２５０ｍｌ具塞三角瓶中，分别数学拟合，拟合曲线如图２。加入对应的上述浓度的溶液１００ｍｌ，再向每瓶中加入１０ｇ沸石，塞好玻璃塞，放入恒温振荡箱中，设置温度２５℃，转速１００ｒ／ｍｉｎ，振荡。７２ｈ后取出，＋抽滤后测定ＮＨ４－Ｎ浓度，计算出沸石的吸附容量。２２氨氮吸附的动力学实验＋称取固体ＮＨ４Ｃｌ溶于蒸馏水中，配制成ＮＨ４－Ｎ浓度为５ｍｇ／Ｌ的溶液。分别取３个１０００ｍｌ具收稿日期：２０１４－０４－１７—１—环境科学导刊ｈｔｔｐ：／／ｈｊｋｘｄｋｙｉｅｓｏｒｇｃｎ第３３卷增刊２０１４年６月好的线性关系：ｌｎｑ

6、＝０１８５８ｌｎｔ－２２０６１，相关系数为０８０２８。由图２可知，沸石对氨氮的吸附符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温式，线性较好，相关系数为０９４６２，故实验＋沸石在本研究的实验条件下对ＮＨ４－Ｎ的吸附等温公式为：ｑ＝Ｃｅｑ／（０１５９４Ｃｅｑ＋１２９６２）经计算，沸石对氨氮的最大吸附量ｑｍａｘ为６２７３５ｍｇ／Ｌ。３２氨氮吸附动力学过程实验图３和图４是温度２５℃，氨氮起始浓度为５ｍｇ／Ｌ时溶液中的氨氮浓度变化和沸石氨氮吸附量的变化曲线。从图中可以看出，在沸石吸附的初始阶段（０～６ｈ），溶液中氨氮浓度直线下降，相应的沸石的氨氮吸附量直线上升，此后趋于平

7、缓，６～４８ｈ内溶液中氨氮浓度变化不大，沸石吸附量也增加不大，４结论显示了沸石的快速吸附和缓慢平衡的特点。沸石颗＋（１）沸石对ＮＨ４－Ｎ的吸附等温线符合Ｌａｎｇ＋粒表面的物理吸附，表面阳离子与ＮＨ４的交换属于ｍｕｉｒ公式，吸附量的最大值为６２７３５ｍｇ／Ｌ。＋快速吸附过程；而ＮＨ４向沸石孔隙内部运动及与内（２）沸石具有“快速吸附，缓慢平衡”的特部阳离子发生交换作用，内部阳离子向溶液扩散则点。即沸石吸附的初始阶段（０～６ｈ），沸石吸附量属于缓慢吸附过程。根据时间等温线，可以计算出随时间显著上升，此后趋于平缓。沸石的吸附速率，发现其符合班厄姆公式：ｄｑ／ｄｔ

8、＝ｑ／（ｋｔ）参考文献：式中：ｑ—沸石吸附量；ｔ—时