【正文】 ,從而取代大容積的污泥沉降池,既節(jié)約了空間又縮短了流程。改性稀土沸石同步脫氮除磷的最佳pH 在4 左右,對氨氮的去除率達(dá)83 % ,對正磷的去除率在90 %以上。因此, 用稀土鑭改性的沸石對于氮磷微污染水的治理,是一種新的有益的探索和嘗試。用沸石作為濾料應(yīng)用于微動(dòng)力砂濾器中強(qiáng)化過濾,是一種節(jié)能、有效、安全的提高水質(zhì)的方法。因此,這種砂濾器可在城市污水深度處理中推廣應(yīng)用。沸石生態(tài)床系統(tǒng)運(yùn)行一年后,除了Hg超標(biāo)外,其余元素均已達(dá)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn),效果顯著。模擬高氨氮濃度的進(jìn)水對沸石強(qiáng)化活性污泥系統(tǒng)進(jìn)行沖擊的試驗(yàn)表明,沸石強(qiáng)化系統(tǒng)對氨氮的沖擊比對照組有較強(qiáng)的耐受性。投加沸石使得曝氣池中的硝化細(xì)菌類群增加,硝化速率提高,出水的硝酸鹽氮濃度明顯提高。用活化沸石處理微污染水具有很多其他方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn):活化沸石價(jià)格便宜，耐酸耐堿，穩(wěn)定性能好，具有綜合治理污染水源的功能，去除污染物質(zhì)的性能穩(wěn)定可靠，失效后容易再生，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)方便特別適用于中小型水處理廠，也可用于污水深度處理。如經(jīng)濟(jì)有效的活化方法沸石與活性炭吸附聯(lián)合使用的最佳工藝：沸石的吸附作用和半導(dǎo)體光催化氧化作用結(jié)合處理污染水源的有效方法。環(huán)境保護(hù)是21世紀(jì)人類所面臨的共同課題，全球性研究、開發(fā)環(huán)境材料的熱潮方興未艾，人們已經(jīng)意識到環(huán)境治理中最好的切入點(diǎn)是利用自然界本身的凈化能力，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于非金屬礦超純、超細(xì)和功能化等研究的不斷深入，其在環(huán)境方面的應(yīng)用非常廣闊。② 實(shí)際污染廢水由于來源不同, 成分復(fù)雜, 因而需根據(jù)具體情況確定合理的操作條件。將這兩種技術(shù)有效的結(jié)合起來,則必將在水處理技術(shù)上產(chǎn)生新的突破。沸石是一種天然礦物，價(jià)格低廉，容易獲得，在水處理中應(yīng)用可以降低水處理的成本，它可以用來除去水中的有機(jī)物，金屬等物質(zhì)，應(yīng)用前途十分廣闊，是一種有發(fā)展前途的水處理材料。所以本次所做的實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)論對于沸石在水處理中應(yīng)用存在的問題②有一定的參考和指導(dǎo)意義，也對沸石在水處理中的推廣有一定的參考意義。(1) 確定沸石改性方法；(2) 確定沸石的最佳改性條件；(3) 確定動(dòng)態(tài)吸附氨氮條件下最佳的氨氮顆粒粒徑、流速、初始濃度； (4) 改性及未改性沸石對氨氮吸附的研究； (5) 用動(dòng)態(tài)法研究改性沸石對模擬氨氮廢水的去除規(guī)律；(6) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析處理。模擬氨氮廢水：，用水稀釋至標(biāo)線。表2—1 主要藥品清單序號藥品名稱藥品規(guī)格生產(chǎn)廠家1氯化銨500ml AR天津光復(fù)精細(xì)化工研究院2氯化鈉500ml AR天津光復(fù)精細(xì)化工研究院3酒石酸鉀鈉500ml AR國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司4氫氧化鈉500g AR天津恒興化學(xué)試劑有限公司5碘化汞500g AR天津北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠6碘化鉀500g AR天津光復(fù)精細(xì)化工研究院 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備表2—2 主要儀器和設(shè)備序號儀器設(shè)備名稱設(shè)備型號用途1破碎機(jī)PE系列顎式破碎2標(biāo)準(zhǔn)篩振篩機(jī)SZH4型篩分3電子天平TE214S分析天平稱量4分光光度計(jì)UV—2100型測吸光度5離心機(jī)TGL—16G離心分離6鼓風(fēng)干燥箱GZX—9140MBE干燥7恒溫振蕩箱SHZ—C恒溫振蕩8電子萬用爐雙聯(lián)加熱9抽水泵 抽水 實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)中沸石的改性方法及最佳改性條件的確定，主要采用固定床連續(xù)吸附的方式。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析本章主要研究改性沸石對微污染廢水中氨氮的處理，通過動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究沸石粒徑、入水流速、初始濃度等因素對NH4+的去除效率的影響?；靹?。圖31氨氮的校準(zhǔn)曲線 （式子中y=+，R2=）分取水樣5ml，加入到 50ml比色管中，同校準(zhǔn)曲線步驟測定吸光度。吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。在沸石晶體內(nèi)部有很多大小均一的孔穴和通道, 體積占晶體總體積的50% 以上, 里面存在很多水分, 經(jīng)加熱除去水分子, 失水后形成一個(gè)內(nèi)表面很大的孔穴, 內(nèi)部結(jié)構(gòu)好象疏松多孔的海綿體。水樣中銨離子與沸石中陽離子之間發(fā)生交換, 使水樣中銨離子減少。參考現(xiàn)有的各種改性方法，并結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件，通過對文獻(xiàn)詳細(xì)的閱讀后發(fā)現(xiàn)對同一條件下，改性沸石去除模擬廢水中氨氮的效果進(jìn)行平行比較發(fā)現(xiàn)，用改性的沸石去除氨氨的整體效果最好，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素的影響，確定為完成本次實(shí)驗(yàn)選擇改性的方法為NaCl改性，并且通過實(shí)驗(yàn)確定沸石的最佳改性條件。 圖3—2不同濃度改性的沸石去除氨氮的效果實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NaCl改性沸石對氨氮去除率與天然沸石相比提高的較明顯，當(dāng)NaCl溶液濃度為3mol/L時(shí)，改性沸石的氨氮去除率達(dá)到82%，%，%，效果較明顯。圖3—3 改性溫度對氨氮去除率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同溫度條件下改性沸石都能夠發(fā)揮對氨氮的吸附作用，隨著改性溫度的升高，沸石對氨氮的去除率也升高。各改性沸石樣品去除氨氮的效果如圖3—4所示。（4）體積質(zhì)量比準(zhǔn)確稱取10g沸石若干份，加入50350ml體積不等的NaCl溶液攪拌均勻。要達(dá)到同樣高的氨氮去除率就選擇較高的體積質(zhì)量比顯然是不經(jīng)濟(jì)的。,13mm和大于3mm的改性沸石以備用。通過抽水泵把貯水槽中的模擬氨氮廢水抽到懸掛的高位水箱中，并且通過簡易的流速控制器來調(diào)節(jié)流速。在一定的流速條件下，每隔7分鐘取水樣一次，經(jīng)過濾預(yù)處理后，分取水樣5ml，加入到 50ml比色管中，加水至標(biāo)線，混勻，混勻。圖37改性沸石吸附柱的氨氮穿透曲線實(shí)驗(yàn)條件:h=20cm,Vo=100m1,m=50g，r=25mm,d=,v=9ml/min, Co =5mg/LCo為入水NH4+N濃度，C為出水NH4+N濃度。v為入水流速，m為改性沸石裝填質(zhì)量。混勻。圖38 NaCl改性及未改性對氨氮去除率的影響實(shí)驗(yàn)條件:h=12cm,Vo=100m1,m=50g，r=25mm,d=,v=15ml/min, Co =10mg/L實(shí)驗(yàn)表明,改性沸石的去除率明顯高于未改性的，而且改性了沸石到達(dá)飽和的時(shí)間長于未改性的。(3) 改性沸石粒徑對氨去除的影響離子交換、吸附過程分為液膜擴(kuò)散、孔擴(kuò)散、表面擴(kuò)散和表面吸附反應(yīng)等四個(gè)步驟。兩個(gè)擴(kuò)散速。離子交換速率主要由氨離子在改性沸石表面的內(nèi)外擴(kuò)散所控制，通常內(nèi)外擴(kuò)散是其控制步驟。這是因?yàn)镹 aC l溶液浸泡改性的天然沸石, 一方面使得天然沸石內(nèi)在的雜質(zhì)被溶解, 孔道或通道打通, 沸石內(nèi)孔結(jié)構(gòu)和表面凹凸性發(fā)生變化, 微孔增多, 比表面積變大吸附能力增加, 豐富了固體表面的吸附作用點(diǎn), 增強(qiáng)了化學(xué)吸附作用。按公式31計(jì)算模擬廢水中氨氮的濃度。在流速相同的條件下，每隔7分鐘取水樣一次，經(jīng)過濾預(yù)處理后，分取水樣5ml，加入到 50ml比色管中。h為吸附柱長度。放置lOmin后，在波長420nm處，用光程10mm比色皿，以零濃度空白管為參比，測定吸光度。圖36改性沸石吸附柱去除氨氮的實(shí)驗(yàn)裝置(3) 出水氨氮濃度的測定采用納氏試劑分光光度法測定水樣的吸光度，由校準(zhǔn)曲線計(jì)算出溶液中氨氮的濃度。取一定量的改性沸石裝柱，模擬氨氮廢水按控制流速自下而上連續(xù)流經(jīng)床層，測定出水氨氮濃度NH4+N隨出水體積的變化。然后沖洗過濾，在110℃下干燥2小時(shí)。改性沸石樣品去除氨氮的效果如圖35所示圖35體積質(zhì)量比對氨氮去除率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，增大體積質(zhì)量比可以提高沸石對氨氮的去除率，當(dāng)體積質(zhì)量比為15ml/g時(shí)的氨氮去除率可達(dá)84%。所以，改性時(shí)間過長，氨氮去除率的增加并不明顯，反而造成操作不便、效率降低。因此，改性溫度的升高有利于去除率的提高，但是溫度太高不利于實(shí)驗(yàn)的操作，所以在實(shí)驗(yàn)中選用70～75℃的溫度為改性溫度。 (2)改性溫度，分別加入50ml的NaCl溶液，攪拌均勻，分別在30～35℃、50～55℃、70～75℃下水浴加熱3小時(shí)進(jìn)行改性處理，然后洗滌干凈，過濾，干燥并保存。用納氏試劑分光光度法測定水樣的吸光度，由校準(zhǔn)曲線計(jì)算出溶液中氨氮的濃度，按32式計(jì)算氨氮的去除率。天然沸石交換氨離子的能力強(qiáng)于水中的常見的離子如Na+, Ca2+和Mg2+等。只有物質(zhì)分子直徑小于沸石孔穴通道直徑的物質(zhì)才能被吸附, 而大于此直徑的物質(zhì)則被排除在外, 說明沸石對分子的吸附具有篩選作用。表明被吸附物的量與濃度之間的關(guān)系式稱為吸附等溫式。物理吸附和化學(xué)吸附隨著條件的變化可以相伴發(fā)生，在一個(gè)系統(tǒng)中，可能某一種吸附是主要的。因此，吸附是非均相系統(tǒng)（如氣體—固體系統(tǒng)）中的兩相界面上發(fā)生的傳質(zhì)與富集過程。測得的吸光度為校正吸光度，繪制以氨氮含量(mg)對校正吸光度的校準(zhǔn)曲線。此溶液每毫升含O．010mg氨氮，即氨氮濃度為10mg/L。所有實(shí)驗(yàn)在比較不同條件時(shí)，其它條件均保持完全相同。其它濃度的模擬氨氮廢水的配制方法依此類推。沸石經(jīng)過破碎、研磨后，選用3110目三個(gè)篩號的篩子，在XSB70B型頂擊式振篩機(jī)上振動(dòng)篩分，分別得到不同粒徑的樣品，分裝在不同的樣袋中備用。材料 并且研究改性沸石吸附柱去除微污染水源中氨氮等污染物的規(guī)律，詳細(xì)研究NH4+N在沸石上的穿透曲線，模擬實(shí)際工程處理的動(dòng)態(tài)連續(xù)操作，確定各因素對處理效果的影響規(guī)律。吸附飽和沸石的處置方案應(yīng)與廢水處理方案同時(shí)考慮，不能任意棄置，否則經(jīng)雨水淋溶，可能造成土壤和水體的污染。 ③必須根據(jù)具體情況確定經(jīng)濟(jì)有效的活化方法和合理的再生方法；④發(fā)展和尋求沸石改性或與其他物質(zhì)結(jié)合以達(dá)到充分發(fā)揮其功能和綜合利用、互補(bǔ)不足的目的。而且沸石作為一種新型的環(huán)境協(xié)調(diào)型材料,目前在技術(shù)上還不太成熟, 要真正廣泛應(yīng)用于實(shí)踐還需要作大量的工作[28]。通過中試及生產(chǎn)性試驗(yàn)，探討沸石處理各種水源的最佳工藝條件，確定有關(guān)的運(yùn)行參數(shù)。但是沸石作為一種新型的環(huán)境協(xié)調(diào)型的環(huán)保材料。對于受到短暫氨氮沖擊的正常運(yùn)行活性污泥系統(tǒng),通過投加50mg/L的沸石粉,可使處理系統(tǒng)在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到處理以前的狀態(tài)。沸石強(qiáng)化活性污泥系統(tǒng)對有機(jī)物和氨氮的去除有強(qiáng)化作用,投加沸石粉50 mg/ L可使COD去除率平均提高約10 % ,氨氮去除率提高15 %。沸石生態(tài)床可廣泛應(yīng)用在中小城市的污水處理廠中,代替污泥處理的傳統(tǒng)工藝。結(jié)果表明,在生態(tài)床系統(tǒng)運(yùn)行過程中,天然沸石對城市污泥處理的效果都優(yōu)于礫石。用沸石微動(dòng)力砂濾器已在石家莊某廢水回用工程中得到了應(yīng)用。結(jié)果表明:天然斜發(fā)沸石對氨氮的去除率可達(dá)到95 % ,對懸浮物的去除率可達(dá)到90. 94 %。吸附飽和的沸石能夠高效再生,經(jīng)7次再生后的去除率僅降低7%。另外，天然沸石還運(yùn)用于城市污泥處理。由于具有很小的晶粒尺寸和很大的比表面積,故其表面原子數(shù)與體相原子數(shù)之比隨著晶粒尺寸的減小而急劇增大,表現(xiàn)出明顯的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng),從而具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。在濾柱直徑為152cm，濾料高度120cm，進(jìn)行廢水的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)取得了很大的成功。 愛達(dá)荷州Arco 國家反應(yīng)堆試驗(yàn)站用裝有粒狀斜發(fā)沸石的鋼筒作為半衰期分別為25 年、 33 年的90Sr 和137Cs 的離子交換柱,當(dāng)交換達(dá)到筒的容量時(shí),將筒掩埋。試驗(yàn)表明：HDTMA沸石形成的最佳條件為：將天然沸石用適當(dāng)?shù)娜ルx子水洗滌三次，在102℃下烘干；HDTMA 溶液的濃度為3 g/L；沸石和HDTMA 反應(yīng)時(shí)間為12 h；HDTMA沸石制成后自然晾干。影響水源水質(zhì),增加給水處理成本。另方面還有其內(nèi)源作用，即水體中的底泥在還原狀態(tài)下會釋放磷酸鹽，從而增加磷的含量，特別是在一些因硝酸鹽引起的富營養(yǎng)化的湖泊中，由于城市污水的排入使之更加復(fù)雜化，會使該系統(tǒng)迅速惡化，即使停止加入磷酸鹽，問題也不會解決。（5） 去除水中的磷水體中的過量磷主要來源于肥料、農(nóng)業(yè)廢棄物和城市污水。天然沸石經(jīng)一系列物理化學(xué)方法預(yù)處理活化后， 對氟離子具有高選擇交換性能， 吸氟后的沸石可用解吸劑再生， 反復(fù)使用。目前，降氟方法很多， 但均存在一定的弊端， 在實(shí)際中難以推廣使用。氟骨癥與在高氟區(qū)居住的年齡有關(guān)，因?yàn)榫幼r(shí)間越長，接觸高氟環(huán)境的時(shí)間就越長。對牙齒損傷的表現(xiàn)叫氟斑牙，就是牙釉質(zhì)受損，輕的表現(xiàn)為牙面無光澤、粗糙，或牙面有黃褐斑；重的則發(fā)生牙釉質(zhì)花斑樣缺損或脫落。CPB改性沸石的最佳改性濃度為110 %, 最佳改性溫度為30 ℃，吸附容量為HDTMA 改性沸石的4倍。CPB作為天然沸石的改性劑, 改性后的沸石具有吸附Cr ( Ⅵ) 的能力。由于沸石獨(dú)特的性能，沸石已被廣泛應(yīng)用于消除重金屬離子, 效果較好。研究表明，重金屬污染對人群健康的危害是多方面、多層次的，其毒理作用表現(xiàn)為：造成生殖障礙，影響胎兒正常發(fā)育，威脅兒童和成人身體健康等。在采用生物曝氣濾池(BAF)工藝，以天然沸石為濾料處理印染廢水，氨氮的去除率、COD的去除率、SS的去除率，總氮的去除率及色度的去除率都能達(dá)到較高的值。改性沸石對苯胺的吸附率隨溫度的升高有所增大,但變化幅度不明顯。沸石對有機(jī)污染物的吸附能力主要取決于有機(jī)物分子的極性和大小，極性分子較非極性分子易被吸附，隨著分子直徑的增大，被吸附進(jìn)入空穴的機(jī)會就逐漸減少。沸石主要去除大分子量的腐殖酸,對小分子量的腐殖酸去除效果較差。5 g 粒徑270～833μm的沸石在振蕩2 h后,%. 通過動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn),對比沸石再生前后的穿透曲線,發(fā)現(xiàn)沸石再生后的吸附能力與再生前相差無幾,有效壽命達(dá)151 h ,比再生前壽命縮短僅17 h. 則其有效壽命長并可重復(fù)再生使用。采用沸石除氨即是利用沸石對陽離子的選擇性交換能力以及可以再生的特性，由于各種陽離子的水合半徑的差異， 斜發(fā)沸石對 NH+4具有較強(qiáng)的選擇吸附能力其陽離子交換順序?yàn)椋篊s＋Rb+K＋NH4＋Sr2+=Ba2+Ca2+Na＋Fe3+A13+Mg2+Li＋，從順序來看， 天然斜發(fā)沸