【正文】 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要 氨氮是引起水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染的重要物質(zhì)，采用沸石去除水中氨氮是水污染控制領(lǐng)域的研究熱點之一。沸石是一種廉價的非金屬礦物，具有獨特的吸附和離子交換性能。天然沸石在改性過程中, 硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著減少，而鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增多. 這樣有利于NH4+N的交換反應(yīng)，因此改性沸石對氨氮的吸附NH4+N的性能加強(qiáng)。本研究首先對天然沸石進(jìn)行了改性，確定了最佳的改性條件，并通過采用動態(tài)法研究改性沸石吸附柱去除微污染水源中氨氮的規(guī)律，包括改性沸石的粒徑大小、入水流速、初始氨濃度等參數(shù)的影響，繪制穿透曲線。通過研究，本文得出了以下結(jié)論：①沸石改性的最佳條件為：NaCl溶液濃度3mol/L，水浴溫度70～75℃，時間3h；②NaCl改性沸石的去除率明顯高于未改性的。相比之下對氨氮的去除率增加了8%；③沸石粒徑越小，去除率越高，改性效果越好。；④入水流速越小，改性沸石對氨氮的去除率越高；⑤廢水的初始濃度越低，改性沸石對氨氮的去除率越高。最高可到達(dá)74%.關(guān)鍵詞：改性沸石 氯化鈉 氨氮 吸附 AbstractAmmonianitrogen(NH4+)is an important contaminant for eutrophication of water bodies and environmental pollution. Zeolite is a cheap nonmetallic minerals,with unique adsorption and ion exchange performance。 After natural zeolite is modified quality score of silicon significantly reduces，And quality score of Sodium increases。It helps in ammoniumion exchange， so dsorption performance of modified zeolite strengthens。At first the natural zeolite was modified by chemical approaches in the research,and choose the best modifying condition of study its treatment effect of low concentration NH4+in column reactor and draw breakthrough curve, investigating such factors as pellet size, velocity of flow and nitial ammonia concentration etc. The main results of this research were as follows:ⅠUnder these circumstances:,c=3mol/l,T=70～75℃,the modification time3hours，we can get the the right modified zeolite。 Ⅱ removal efficiency of zeolite modified with for ammonia nitrogen is significantly higher than unmodified 。In contrast to ，removal rate of ammonia nitrogen increases by 8%。ⅢThe smaller the modified zeolite particle size, the higher the modification ；Ⅴthe water velocity is smaller, removal of ammonia nitrogen is higher。Ⅳwastewater concentration is lower, the modified zeolite of removal rate of ammonia nitrogen is higher . The highest removal rate can reach 74 percent .Key words：modified zeolite NaCl ammonia nitroge wastewater adsorption 51目 錄1 緒 論 1 水體中氨氮污染現(xiàn)狀概況 1 水體中氨氮污染的現(xiàn)狀 1 1 1 氨氮的危害 2 水中氨氮污染物的處理技術(shù)及進(jìn)展 2 物理技術(shù) 2 化學(xué)技術(shù) 4 生物法 6 7 7 8 沸石的物理化學(xué)性能 8 9 10 沸石在水處理中的應(yīng)用研究 12 12 16 17 17 19 19 19 19 19 實驗藥品 19 實驗儀器及設(shè)備 20 實驗方法 203實驗結(jié)果與分析 21 21 氨標(biāo)準(zhǔn)適用溶液 21 21 21 22 22 沸石最佳改性條件的確定………………………………………………………………3. 3改性沸石吸附柱去除氨氮的研究 253. 253. 26 314誤差分析與展望 32總 結(jié) 33參考文獻(xiàn) 34英文文獻(xiàn)原文……………………………………………………………………………………………………英文文獻(xiàn)譯文…………………………………………………………………………………………………致謝………………………………………………………………………………………………………….1 緒 論 水體中氨氮污染現(xiàn)狀概況 水體中氨氮污染的現(xiàn)狀水是最豐富而分布又最廣泛的自然資源,它在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，優(yōu)質(zhì)清潔的水源是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。我國是一個資源型缺水的國家和水質(zhì)型缺水的國家。聯(lián)合國規(guī)定,地區(qū)年人均水資源量小于1700m3,稱為資源型缺水。我國人均水資源,已不足世界人均水平的1/4,是一個資源型缺水的國家。同時,因為水源的水質(zhì)達(dá)不到國家規(guī)定的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),我國還是一個水質(zhì)型缺水的國家。而且水資源受污染嚴(yán)重，82%的城市河段不適宜作飲用水源，93%的城市地下水受到污染。當(dāng)前，水資源已經(jīng)成為制約我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。作為有機(jī)生命體的重要組成元素，氮在自然環(huán)境中存在一個循環(huán)過程。由于城市人口集中和城市污水處理能力相對不利，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用化學(xué)肥料，使地表水體中的氨氮達(dá)到了較高的濃度。根據(jù)20042005年中國環(huán)境狀況公報的統(tǒng)計，我國七大水系中，珠江、長江水質(zhì)較好，遼河、淮河、黃河、松花江水質(zhì)較差，海河污染嚴(yán)重。而氨氮是其中的主要污染物。自2001年以來，我國的氨氮排放總量呈逐年遞增的趨勢，2005年，(其中，)，所以對水中氨氮的處理已成為我國水污染控制領(lǐng)域一個重要的研究內(nèi)容。目前，氨氮污染是我國飲用地表水中普遍存在的。美國、前歐共體和WHO所制定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，代表了目前世界的先進(jìn)水平。由于常規(guī)處理難以去除氨氮，且西方國家近年水源保護(hù)較好，原水氨氮濃度不高，因此各國飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對氨氮的規(guī)定不一。WHO的《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》、《EC的飲用水水質(zhì)指令》、USEPA的《美國飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中，：，：USEPA雖然沒有對氨氮提出直接要求，但是對氨氮的轉(zhuǎn)化物硝鹽氮()要求濃度＜lmg/L。國內(nèi)外飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對氨氮限值在飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對氨氮有規(guī)定的主要是歐洲國家，其他如美國、日本都沒有規(guī)定[2]。我國新頒布的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對氨氮的規(guī)定是等效采用國外標(biāo)準(zhǔn)，作為非常規(guī)監(jiān)測項目[3]。我國生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將飲用水水源分為Ⅰ、Ⅱ兩級，其中對原水氨氮的規(guī)定是：Ⅰ級、Ⅱ級≤。氨氮( ammonia and nitrogen, 簡稱 NH3 N) , 指水中以游離氨( NH3) 和銨鹽( NH4+ ) 形式存在的氮, 兩者的組成比決定于水的pH 值和溫度,當(dāng) pH 值偏高時,游離氨的比例較高, 反之, 則氨鹽的比例較高,水溫則相反。水中氨氮主要來源于生活污水中含氮有機(jī)物受微生物作用的分解產(chǎn)物,焦化、 合成氨等工業(yè)廢水, 以及農(nóng)田排水等。生活污水中平均含氮量每人每年可達(dá) 2. 5 kg— 4. 5 kg,雨水徑流以及農(nóng)用化肥的流失也是氮的重要來源。另外,氨氮還來自鋼鐵、石化、焦化、合成氨、發(fā)電、水泥等化工廠向環(huán)境中排放工業(yè)廢水、 含氨的氣體、粉塵和煙霧。隨著人民生活水平的不斷提高, 私家車也越來越多,大量的自用轎車和各種型號的貨車等交通工具也向環(huán)境空氣排放一定量含氨的汽車尾氣。這些氣體中的氨溶于水中,形成氨氮。 氨氮的危害（1)對人體健康的影響氮在自然環(huán)境中會進(jìn)行氨的硝化過程,即有機(jī)物的生物分解轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié),氨化作用將復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)換為氨氮, 速度較快。 硝化作用是在亞硝化菌、 硝化菌作用下, 在好氧條件下, 將氨氮氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽。 反硝化作用是在外界提供有機(jī)碳源情況下,由反硝化菌把硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣。氨氮在水體中硝化作用的產(chǎn)物硝酸鹽和亞硝酸鹽對飲用水有很大危害。硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度高的飲用水可能對人體造成兩種健康危害[4]。長期飲用對身體極為不利, 即誘發(fā)高鐵血紅蛋白癥和產(chǎn)生致癌的亞硝胺。硝酸鹽在胃腸道細(xì)菌作用下, 可還原成亞硝酸鹽, 亞硝酸鹽可與血紅蛋白結(jié)合形成高鐵血紅蛋白,造成缺氧。(2) 對生態(tài)環(huán)境的影響氨氮對水生物起危害作用的主要是游離氨,其毒性比銨鹽大幾十倍, 并隨堿性的增強(qiáng)而增大。氨氮毒性與池水的 pH 值及水溫有密切關(guān)系, 一般情況, pH值及水溫愈高, 毒性愈強(qiáng), 對魚的危害類似于亞硝酸鹽。魚類對水中氨氮比較敏感, 有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害為:攝食降低, 生長減慢。 組織損傷, 降低氧在組織間的輸送。魚和蝦均需要與水體進(jìn)行離子交換( 鈉, 鈣等) , 氨氮過高會增加鰓的通透性,損害鰓的離子交換功能。 使水生生物長期處于應(yīng)激狀態(tài), 增加動物對疾病的易感性, 降低生長速度。降低生殖能力, 減少懷卵量,降低卵的存活力, 延遲產(chǎn)卵繁殖。急性氨氮中毒危害為: 水生生物表現(xiàn)為亢奮、 在水中喪失平衡、 抽搐,嚴(yán)重者甚至死亡。 水中氨氮污染物的處理技術(shù)及進(jìn)展過量氨氮排入水體將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，降低水體觀賞價值，并且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會影響水生生物甚至人類的健康。因此，廢水脫氮處理受到人們的廣泛關(guān)注。目前，主要的脫氮方法有生物硝化反硝化、折點加氯、氣提吹脫和離子交換法等。消化污泥脫水液、垃圾滲濾液、催化劑生產(chǎn)廠廢水、肉類加工廢水和合成氨化工廢水等含有極高濃度的氨氮（500 mg/L以上，甚至達(dá)到幾千mg/L），以上方法會由于游離氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其應(yīng)用受到限制。高濃度氨氮廢水的處理方法可以分為物化法、生化聯(lián)合法和新型生物脫氮法。 物理技術(shù)（1） 吹脫吹脫是利用水中溶解化合物的實際濃度與平衡濃度之間的差異，將揮發(fā)性組分不斷由液相擴(kuò)散到氣相中，達(dá)到去除揮發(fā)性有機(jī)物的目的。吹脫法具有費用低、操作簡單的優(yōu)點，但對難揮發(fā)的有機(jī)物去除效果差。對于含有可揮發(fā)性化合物的污染原水，用填料塔進(jìn)行曝氣吹脫是一種行之有效的方法。早期的空氣吹脫只限于去除水中H2S等產(chǎn)生嗅和味的揮發(fā)性化合物及CO2。從70年代末起，空氣吹脫已開始用于去除揮發(fā)性有機(jī)污染物，并得到廣泛的研究和應(yīng)用。能揮發(fā)去除的有機(jī)物有：苯、氯苯、二氯甲烷、四氯甲烷、二氯苯、三氯乙烯、四氯乙烯、三氯甲烷等。在114種應(yīng)優(yōu)先去除的污染物中，可用吹脫去除的有31種。去除效果與接觸時間、氣液比、溫度、蒸汽壓有關(guān)。當(dāng)氣液比為1：1時，三鹵甲烷去除率達(dá)10%以上，當(dāng)氣液比為20：1時，可高達(dá)85%，并可顯著改善色、嗅、味，但此法處理費用比較高[6].（2） 吸附 吸附處理技術(shù)是指利用物質(zhì)強(qiáng)大的吸附性能來去除水中污染物的技術(shù)。目前用于水源水處理的吸附劑有活性炭（AC）、硅藻土、二氧化硅、活性氧化鋁、沸石、離子交換樹脂，其中用得最多的是對水中有機(jī)污染物和臭味有較強(qiáng)吸附作用的疏水性物質(zhì)—活性炭?；钚蕴浚ˋC）具有豐富微孔結(jié)構(gòu)和表面憎水性，其對水中某些污染物有極強(qiáng)的親和力，是有效的去除方法。美國大多數(shù)水處理工作者認(rèn)為，活性炭吸附是從水中去除多種有機(jī)物的“最佳實用技術(shù)”，可作為其它深度處理技術(shù)的一個參照標(biāo)準(zhǔn)。活性炭可經(jīng)濟(jì)有效的去除嗅、味、色度、氯化有機(jī)物、農(nóng)藥、放射性污染物及其它人工合成有機(jī)物?；钚蕴繎?yīng)用可以單獨采用，亦可以與其它方法組合使用而取得更佳效果。如活性炭與預(yù)氧化同時使用，可減少氯化有機(jī)物的生成量，此外還有生物活性炭等方法。水處理中顆?；钚蕴浚℅AC）使用較多，并已發(fā)展為球形活性炭、浸透型活性炭、高分子涂層活性炭等多種類型。用活性炭做吸附劑去除水中污染物，雖能取得良好的效果，但其價格較貴，再生困難，對大部分極性短鏈含氧有機(jī)物，如甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、甲酸等不能去除[6]。人們開始研制高效、價廉的粘土吸附材料作為水處理吸附劑。粘土的比表面積大，低溫再生能力強(qiáng)，儲量豐富，但大量粘土投入混凝劑中也增加了沉淀池的排泥量，給生產(chǎn)運行帶來了一定困難。目前這類吸附劑大多數(shù)仍處于研究階段，重點在于對其吸附性能和加工條件、表面改性等方面的探討，以期提高吸附容量和吸附速率。離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進(jìn)行的的一種可逆性化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時，便會被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。離子交換劑的種類很多，主要分為無機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交換劑。離子交換法采用無機(jī)離子交換劑沸石作為交換樹脂，沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，它是一類硅質(zhì)的陽離子交換劑，成本低，