水中氨氮的去除方法
废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨,然后可进一步转化为硝酸盐。
水中氨氮的去除方法有多种,但目前常见的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等。
沸石选择性交换吸附
沸石是一种硅铝酸盐,其化学组成可表示为(M2+2M+)O.Al2O3.mSiO2?nH2O (m=2~10,n=0~9),式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子,M+代表Na+、K+等一价阳离子,为一种弱酸型阳离子交换剂。
在沸石的三维空间结构中,具有规则的孔道结构和空穴,使其具有筛分效应,交换吸附选择性、热稳定性及形稳定性等优良性能。天然沸石的种类很多,用于去除氨氮的主要为斜发沸石。
斜发沸石对某些阳离子的交换选择性次序为:K+,NH4+>Na+>Ba2+>Ca2+>Mg2+。利用斜发沸石对NH4+的强选择性,可采用交换吸附工艺去除水中氨氮。交换吸附饱和的拂石经再生可重复利用。
溶液pH值对沸石除氨影响很大。当pH过高,NH4+向NH3转化,交换吸附作用减弱;当pH过低,H+的竞争吸附作用增强,不利于NH4+的去除。通常,进水pH值以6~8为宜。当处理合氨氮10~20mg/L的城市进水时,出水浓度可达lmg/L以下。穿透时通水容积约100~150床容。沸石的工作交换容量约0.4×10-3n-1mol/g左右。
吸附铵达到饱和的沸石可用5g/L的石灰乳或饱和石灰水再生。再生液用量约为处理水量的3~5%。研究表明,石灰再生液中加入0.1mol的NaCl,可提高再生效率。针对石灰再生的结垢问题,亦有采用2%的氯化钠溶液作再生液的,此时再生液用量较大。再生时排出的高浓度合氨废液需要进行处理,其处理方法有:(1)空气吹脱吹脱的NH3或者排空,或者由量H2S04吸收作肥料;(2)蒸气吹脱冷凝液为1%的氨溶液,可用作肥料;(3)电解氧化(电氯化) 将氨氧化分解为N2。
从化工、轻工、等行业排放的碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等是污染大气的主要有害气体。沸石对这些气体有良好的吸附、净化功能,特别是在低温范围内具有其它吸附剂所不具备的吸附能力。
利用天然沸石的吸附性能及耐酸、耐高温特性,可吸附工厂废气中的SO2,吸附量可达100-120mg/g,去除率可达90%以上。合成氨厂废气中回收氨气及回收CO、NO等氮氧化物用于汽车尾气处理剂时
,可吸附其中的有害气体,减轻环境污染。
沸石是一种碱土金属铝硅酸盐矿物质,具有比表面积大、空隙发达、孔径小等特点。主要应用于水处理、饲料添加剂、土壤改良、鱼塘、建筑、医药、航空等领域。沸石是一种天然的分子
晒。
沸石在水产养殖上的应用前景
目前,世界上沸石饲料添加剂已趋向商品化生产,美、日、俄等 每年都有上万吨沸石饲料添加剂投入商品市场。我国在畜禽养殖业中已较广泛应用,对促进畜禽生长发育,提高生产性能,已取得显著的经济效益。如在猪饲料中添加50g沸石粉,日增重能提高5%~16%,料肉比降低0. 24%~0.3%,经济效益可提高5%~ 20%。用沸石粉饲养家禽、牛、羊都可提高生产性能,增加经济效益。
综上所述,沸石在水产养殖方面的特点可概括如下。
①具有强大的吸着力与离子交换能力(160~ 180mg/100g),可调节水质的pH值,能迅速有机腐化物及有害气体。
②能净化水质及清理池底污泥,防止疾病发生。
③撒布在水域中,可以鱼类的泥臭味。
④是一种价廉物美的水质、土壤净化剂和饲料添加剂。
沸石离子交换法脱氨氮
沸石有特定的阳离子交换顺序,通常斜发沸石的阳离子交换顺序为:Cs+>Rb+> NH4+ >K+>Na+>Li+>Ba2>Sr3+>Ca2+>Mg2+。常规强酸性树脂的阳离子选择顺序为[7]:Fe3+> Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+ >Li+。在干扰阳离子特别是水中有Ca2+、Mg2+存在时,选择斜发沸石脱铵的效果更好。
3.1原理
沸石与NH4+的交换过程可用下式表示:X+Z-+NH4+→NH4+Z-+X+,Z表示铝硅酸盐的阴离子格架,X表示交换离子。通常此过程在沸石填充柱中进行[8,9]。柱床耗尽后,一般对其进行再生,也有将廉价的含沸石的粉末直接加入到废料中一起填埋或作为水泥的原料。
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