第5期 林海等：市政污水厂二级出水深度脱氨除磷吸附材料 553· 点出现在NaCl质量分数为5.66%，氨氮去除率为 下煅烧处理沸石水即可大量逸出以；但温度过高 77.46%,剩余氨氮质量浓度为4.51mgL1,吸附 或过低都会使氨氮的去除率有所降低.在温度较低 氢氮容量为3.87mgg1 时，沸石水的脱除不够充分，使得其吸附性能提高不 明显；而温度过高会破坏沸石的孔道结构，吸附能力 反而下降. 76 热改性时间也会对沸石的吸附性能造成影响. 为确定热改性的最佳时间，对沸石在最佳热改温度 400℃下分别进行了0.5,1.0和2.0h的热改性.由 10 NaCl质量分数% 图4可知，在热改性时间为0.5h时有最佳实验点， 氨氮去除率为68.47%，剩余氨氮质量浓度为 图2NaCI含量对脱氮效果的影响 6.40mgL,吸附氨氮容量为3.43mgg1. Fig.2 Effect of NaCl content on the nitrogen removal of zeolite 70 沸石对各种阳离子的选择性大小的顺序为：K 60 >NH>Na>Ca2>Mg2+9.经NaC1常温浸泡 50 改性后的天然沸石可以明显降低沸石中Ca+和 Mg+含量而提高Na+含量，从而明显提高其对氨氮 30 的吸附交换量19.天然沸石中钙镁离子较多，而 20 Ca2+和Mg带正电荷数是NH4的2倍，静电吸附 10 作用较强，从而减弱了沸石吸附NH4的能力.利用 沸石对Na十的选择性大于Ca2+和Mg+这一规律， 0.5 1.0 2.0 热改性时间，th 选择NaCI对沸石进行改性置换出天然沸石结构中 的Ca+和Mg斗，从而较大地提高了沸石对NH 图4热改性时间对脱氮效果的影响 Fig.4 Effect of themal modification time on the nitrogen removal 的交换作用 of zeolite 21.3热改性 由图3可知，氨氮的去除率随改性温度变化而 2.1.4盐热改性 变化.热改性后沸石的氨氮去除能力改善幅度不是 首先用质量分数5.66%的NaCl溶液进行盐改 很大.在实验选取的改性温度范围内，氨氮的去除 性，干燥后在200,300,400,500和600℃下进行 率最高点出现在温度为400℃，氨氮去除率为 0.5h的热改性.在降低沸石中Ca2+和Mg+含量， 68.40%,剩余氨氮质量浓度为6.42mgL1,吸附 提高Na含量之余，脱除盐改性后的沸石水，提高 氨氮容量为3.42mgg. 其吸附性能 由图5可知，盐改性后沸石的氨氮去除能力改 70 善的幅度较大.在实验所研究的温度范围内，去除 65 率随着温度的上升而增加，在温度为500℃后，渐渐 趋于平稳.因此实验的最佳点选择为NaC质量分 60 数为5.66%，热改温度500℃，热改性时间05h. 55 此时氨氮的去除率为84.87%，剩余氨氮质量浓度 为3.03mgL,吸附氨氮容量424mgg1. 5900 300 .400500600 700 热改性温度，T1℃ 2.2复合吸附材料的制备研究 盐热改性后的沸石作为复合的初始材料除磷效 图3温度对脱氮效果的彩响 果较差磷的去除率7.01%，剩余磷的质量浓度为 Fig.3 Effect of temperature on the ritrogen removal of zeolite 4.65mgL,吸附磷容量为088mgg1.用LaCl 天然沸石结构中形成的孔道，通常主要由水分 作为无机载入剂，是利用过渡元素La的水合金属氧 子一沸石水所占据.若使其具有吸附性能，则需 化物能对磷酸根类阴离子有特性吸附作用.用 要去除沸石水.通常情况下，对沸石进行适当温度 不同含量的LaCl在pH为I0的条件下对沸石进行点出现在 NaCl 质量分数为 5.66 %, 氨氮去除率为 77.46 %, 剩余氨氮质量浓度为 4.51 mg·L -1 , 吸附 氨氮容量为3.87 mg·g -1 . 图 2 NaCl 含量对脱氮效果的影响 Fig.2 Eff ect of NaCl content on the nitrogen removal of zeolit e 沸石对各种阳离子的选择性大小的顺序为:K + >NH + 4 >Na +>Ca 2 +>Mg 2 +[ 9] .经 NaCl 常温浸泡 改性后的天然沸石可以明显降低沸石中 Ca 2 +和 M g 2 +含量而提高Na +含量,从而明显提高其对氨氮 的吸附交换量[ 10] .天然沸石中钙镁离子较多, 而 Ca 2+和 M g 2+带正电荷数是 NH + 4 的 2 倍 ,静电吸附 作用较强 ,从而减弱了沸石吸附NH + 4 的能力 .利用 沸石对 Na +的选择性大于 Ca 2 +和 Mg 2 +这一规律 , 选择 NaCl 对沸石进行改性置换出天然沸石结构中 的Ca 2+和 M g 2+ , 从而较大地提高了沸石对 NH + 4 的交换作用 [ 11] . 2.1.3 热改性 由图 3 可知, 氨氮的去除率随改性温度变化而 变化 .热改性后沸石的氨氮去除能力改善幅度不是 很大.在实验选取的改性温度范围内, 氨氮的去除 率最高点出现在温度为 400 ℃, 氨氮去除 率为 68.40 %, 剩余氨氮质量浓度为6.42 mg·L -1 , 吸附 氨氮容量为 3.42 mg·g -1 . 图 3 温度对脱氮效果的影响 Fig.3 Eff ect of t emperature on the nitrogen removal of zeolit e 天然沸石结构中形成的孔道, 通常主要由水分 子———沸石水所占据 .若使其具有吸附性能 , 则需 要去除沸石水.通常情况下, 对沸石进行适当温度 下煅烧处理, 沸石水即可大量逸出[ 12] ;但温度过高 或过低都会使氨氮的去除率有所降低.在温度较低 时 ,沸石水的脱除不够充分 ,使得其吸附性能提高不 明显;而温度过高会破坏沸石的孔道结构 ,吸附能力 反而下降. 热改性时间也会对沸石的吸附性能造成影响. 为确定热改性的最佳时间 ,对沸石在最佳热改温度 400 ℃下分别进行了 0.5 , 1.0 和 2.0 h 的热改性 .由 图 4 可知,在热改性时间为 0.5 h 时有最佳实验点, 氨氮 去除率 为 68.47 %, 剩 余氨 氮质 量浓 度为 6.40 mg·L -1 ,吸附氨氮容量为 3.43 mg·g -1 . 图 4 热改性时间对脱氮效果的影响 Fig.4 Effect of thermal modification time on the nitrogen removal of zeolite 2.1.4 盐热改性 首先用质量分数 5.66 %的 NaCl 溶液进行盐改 性 ,干燥后在 200 , 300 , 400 , 500 和 600 ℃下进行 0.5 h的热改性 .在降低沸石中 Ca 2 +和 Mg 2+含量, 提高 Na +含量之余 , 脱除盐改性后的沸石水, 提高 其吸附性能 . 由图 5 可知 ,盐改性后沸石的氨氮去除能力改 善的幅度较大.在实验所研究的温度范围内, 去除 率随着温度的上升而增加, 在温度为 500 ℃后, 渐渐 趋于平稳.因此实验的最佳点选择为 NaCl 质量分 数为 5.66 %, 热改温度 500 ℃, 热改性时间 0.5 h . 此时氨氮的去除率为 84.87 %, 剩余氨氮质量浓度 为 3.03 mg·L -1 ,吸附氨氮容量 4.24 mg·g -1 . 2.2 复合吸附材料的制备研究 盐热改性后的沸石作为复合的初始材料除磷效 果较差,磷的去除率 7.01 %, 剩余磷的质量浓度为 4.65 mg·L -1 ,吸附磷容量为 0.88 mg·g -1 .用 LaCl3 作为无机载入剂, 是利用过渡元素La 的水合金属氧 化物能对磷酸根类阴离子有特性吸附作用[ 13] .用 不同含量的 LaCl3 在 pH 为 10 的条件下对沸石进行 第 5 期 林 海等:市政污水厂二级出水深度脱氮除磷吸附材料 · 553 ·