氨氮在天然沸石上的吸附及解吸

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1、第22卷第2期环境化学VoI.22，No.22003年3月ENVIRONMENTALCHEMISTRYMarc12003!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!氨氮在天然沸石上的吸附及解吸l）张曦吴为中温东辉李文奇唐孝炎（北京大学环境科学中心，北京，l0087l）摘要研究了氨氮浓度、温度、时间、共存阳离子等对氨氮在天然沸石上吸附的影响，比较了HCI及NaCI溶液对氨氮解吸的效果，初步探讨了沸石吸附氨氮后自然硝化的规律.结果显示，随着氨

2、氮浓度的增大或温度的升高，沸石吸附量上升，最大可达ll.5mg・g-l；沸石吸附的初始阶段（0—81），沸石吸附量随时间显著上升，此后趋于平缓；在不同阳离子共存的情况下，K+可使沸石吸附量降低50%以上；HCI溶液对氨氮解吸的效果好于NaCI溶液，解吸率最高可达到60%；沸石吸附的氨氮在硝化细菌作用下可转化为硝氮，溶液中硝氮浓度l201后可达9mg・I-l，在总氮中比率达到27%.关键词氨氮，沸石，吸附，解吸，硝化.天然沸石是含水多孔铝硅酸盐的总称，其结晶构造主要由（SiO）四面体组成，其中部分Si4+为AI3+取代，导致负电

3、荷过剩，因此，结构中有碱金属（或碱土金属）等平衡电荷的离子.同时沸石构架中有一定孔径的空腔和孔道，决定了其具有吸附、离子交换等性质［l，2］，其离子交换选择性顺序为：CS+>Rb+>K+>NH4+>Ba2+>Sr2+>Na+>Ca2+>Fe3+>AI3+>Mg2+>Li+可见其对氨氮具有很强的选择性吸附能力，因而可被应用于氨氮废水的处理［3，4］.本实验探讨了氨氮浓度、温度、时间、共存阳离子对天然沸石吸附氨氮的影响，研究了不同化学洗脱液对氨氮解吸的效果，考察了沸石所吸附的氨氮在溶液中的自然硝化作用，旨在探索氨氮在沸石上吸附及解吸

4、的规律，为沸石用于氨氮废水处理奠定基础.ll.l实验部分沸石的静态吸附实验6材料.其主要物理特性为：Si/AI为4.2—5.3，粒径为2—3cm，孔隙率为30—40%，动力学直径为3.9.称取30g沸石放入500mI锥形瓶中，加入不同浓度（!0）的NH4CI溶液200mI，置恒温水浴振荡器中振荡，使氨氮在液相和沸石固相间的分配达到平衡，721后取出样品，静置l5min，取上清液测定NH3-N的平衡浓度（!e），计算沸石对NH3-N的吸附2002年5月l7日收稿.l）基金项目：科技部重大专项“滇池流域农业面源污染控制技术”（K9

5、9053502）.选取浙江缙云产斜发沸石（典型晶胞组成为：Na［（AIO2）6（SiO2）30］24H2O）为试验・2期张曦等：氨氮在天然沸石上的吸附及解吸167量.实验中改变NH4CI溶液浓度、温度、振荡时间、共存阳离子等实验条件，进行不同条件下的吸附实验对比.吸附量（!，mg・g-1）计算公式如下：!=（C0-Ce）V/m式中，C0：NH4CI溶液起始浓度，mg・I-1；Ce：吸附后NH4CI溶液平衡浓度，mg・I-1；V：溶液体积，I；m：沸石重量，g.1.2化学解吸实验将不同NH3-N浓度下吸附达到平衡的沸石置于恒

6、温箱中，75C下干燥121，然后在干燥器中静置至室温.按上述步骤放入锥形瓶，加入NaCI或HCI溶液恒温振荡721，取出后测定沸石的吸附量，以新鲜沸石吸附量为对比计算解吸率（"，）."=（1-!/!0）X100%式中，!0：新鲜沸石氨氮吸附量，mg・g-1；!：解吸后沸石残留的氨氮吸附量，mg・g-1.1.3自然硝化实验在与阳光及大气接触的开放条件下，将30g沸石浸没于5g・I-1NH4CI溶液中，使之静置吸附，3d后沸石表面生长出绿色藻类，此时取出沸石，缓慢清洗沸石表面残留的NH4CI溶液，于75C下干燥121，在干燥器中静

7、置至室温，然后置于500mI50mg・I-1的NH4CI溶液中，20C恒温并光照条件下培养，定期检测溶液pH值、溶解氧（DO）以及溶液中NH3-N及NO3--N的浓度，考察沸石吸附氨氮的自然硝化作用.22.1结果与讨论吸附等温线图1显示了不同温度下沸石在NH3-N起始浓度为5mg・I-1—10g・I-1的NH4CI溶液中的吸附量.从图1可见，随着氨氮浓度的增大，吸附平衡后沸石上氨氮的吸附量上升.NH3-N起始浓度小于1000mg・I-1时，随着浓度的增大，沸石吸附量上升趋势明显，曲线较陡；NH3-N起始浓度大于1000mg・I

8、-1后，吸附量随浓度的上升趋势减缓；NH3-N起始浓度大于5000mg・I-1后，曲线形成一平台，表明沸石吸附达到最大值，约为11.5mg・g-1.同时，随着温度的升高，沸石吸附量亦增大，但在10C的变化范围内，吸附量增加不多.沸石这种吸附特性符合FreundI