海洋的富營養(yǎng)化已引起全球的普遍關(guān)注,大量陸源N､P營養(yǎng)鹽的輸入是導(dǎo)致海域富營養(yǎng)化､赤潮頻繁發(fā)生的重要原因[1],氨氮作為海洋環(huán)境中氮的主要存在形態(tài),經(jīng)濟(jì)而有效地控制其濃度已成為當(dāng)前亟待解決的海洋環(huán)境問題｡

　　沸石作為一種廉價的天然非金屬礦物,晶體結(jié)構(gòu)中有規(guī)整而均勻的孔道,具有對非離子氨的吸附作用和與離子銨的離子交換作用,已被用于市政生活污水[2,3]､養(yǎng)殖廢水[4]和雨水[5]中氨氮的吸附研究｡海洋是一個含有諸多無機(jī)離子的復(fù)雜溶液體系,海水中陽離子的存在會對NH+4 在沸石上的交換構(gòu)成競爭,導(dǎo)致交換容量的降低[6]｡

　　截止目前,沸石吸附氨氮研究多集中于不同產(chǎn)地沸石吸附容量的比選[2,7,8],以及沸石改性方法的探索[9,10],海水體系下沸石吸附氨氮相關(guān)研究還比較少｡本實(shí)驗(yàn)研究以浙江縉云天然沸石為吸附劑,系統(tǒng)研究其對海水中氨氮的吸附作用,以期為沸石在脫除海洋環(huán)境中營養(yǎng)鹽方面的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)｡

　　1 材料與方法

　　1.1 儀器與材料

　　PL2002型電子天平,MettlerToledo公司;HBYQ電熱鼓風(fēng)干燥箱,天津市華北實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;IKA磁力攪拌器,IKA公司;Eutechph700型pH計,Eutech公司;IS-RDS3疊加式恒溫振蕩器,精騏有限公司;Smartchem200全自動間斷化學(xué)分析儀,AMS公司｡

　　本研究使用的天然沸石購自浙江神石礦業(yè)有限公司,XRD掃描圖譜如圖1所示｡X射線衍射分析表明:天然沸石含44.6%的鈉型斜發(fā)沸石(clinopti-lolite-Na)､39.5%的絲光沸石(mordenite)和15.9%的二氧化硅(SiO2)｡實(shí)驗(yàn)前將天然沸石用去離子水洗滌數(shù)次,于102℃下烘干,備用｡

　　實(shí)驗(yàn)過程中所用的化學(xué)試劑均為分析純,實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水｡實(shí)驗(yàn)用模擬氨氮海水通過向去離子水中投加氯化鈉､氯化鎂､磷酸二氫鉀和氯化銨配制,模擬氨氮海水的鹽度大約為32‰,Mg2+摩爾濃度為0.053mol/L,PO3-4 質(zhì)量濃度為1mg/L｡

　　1.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　1.2.1 吸附影響因素實(shí)驗(yàn)

　　沸石粒徑:天然沸石經(jīng)破碎､碾磨和篩分得到粒徑分別為>40目､20~40目､1~3mm､3~5mm､5~7mm和7~10mm的樣品｡首先在不同錐形瓶中加入氨氮濃度為10mg/L的模擬海水100mL,調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值至9.0,然后在各錐形瓶中分別加入不同粒徑的沸石樣品3.00g,于25℃ 下恒溫振蕩24h,振蕩頻率為200r/min,上清液經(jīng)0.22μm濾膜過濾,利用全自動間斷分析儀測定氨氮濃度｡

　　pH值:取100mL氨氮濃度為10mg/L的水樣于不同錐形瓶中,調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值為5.5､6.0､6.5､7.0､7.5､8.0､8.5､9.0､9.5､10.0和10.5,分別加入粒徑為20~40目的沸石樣品3.00g,于25℃下恒溫振蕩24h,振蕩頻率為200r/min,上清液經(jīng)0.22μm濾膜過濾,利用全自動間斷分析儀測定氨氮濃度｡

　　海水鹽度:取鹽度分別為0､6.4‰､12.8‰､19.2‰､25.6‰和32‰的水樣100mL置于錐形瓶中,各水樣中氨氮濃度均為10mg/L,調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值至9.0,分別加入粒徑為20~40目的沸石樣品3.00g,于25℃下恒溫振蕩24h,振蕩頻率為200r/min,上清液經(jīng)0.22μm濾膜過濾,利用全自動間斷分析儀測定氨氮濃度｡

　　1.2.2 吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)

　　取100mL氨氮濃度為10mg/L的水樣于不同錐形瓶中,調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值至9.0,在各錐形瓶中分別加入粒徑為20~40目的沸石樣品3.00g,于25℃下恒溫振蕩,振蕩頻率為200r/min,振蕩反應(yīng)時間分別控制在0.25､0.5､1､2､4､8､16､24､32､48和72h,上清液經(jīng)0.22μm濾膜過濾,利用全自動間斷分析儀測定氨氮濃度｡

　　1.2.3 吸附等溫線實(shí)驗(yàn)

　　取100mL氨氮濃度分別為10､25､50､100､150､200､250､300､400､500､600和700mg/L的水樣于不同錐形瓶中,調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值至9.0,在各錐形瓶中分別加入粒徑為20~40目的沸石樣品3.00g,分別于15℃､30℃和45℃下恒溫振蕩反應(yīng)24h,振蕩頻率為200r/min,上清液經(jīng)0.22μm濾膜過濾,利用全自動間斷分析儀測定氨氮濃度｡

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 沸石粒徑對氨氮吸附效果的影響圖2反映了不同粒徑條件下,產(chǎn)自浙江縉云沸石對海水中氨氮的吸附作用｡從圖2中可以看出,天然沸石粒徑越小,其對海水中氨氮的吸附效果越好,粒徑為7~10mm的天然沸石對海水中氨氮的吸附量僅為0.068mg/g,而粒徑大于40目的天然沸石對海水中氨氮的吸附量為0.185mg/g,是粒徑為7~10mm時的2.7倍｡沸石粒徑越小比表面積越大,越有利于沸石對氨氮的交換吸附,同時也有利于沸石表面吸附的氨氮沿沸石微孔向沸石內(nèi)部遷移,因而沸石的吸附量也增大｡但考慮到小粒徑沸石在實(shí)際水處理工程中存在易流失､水頭損失迅速增大等問題,本研究后續(xù)均采用粒徑為20~40目的天然沸石進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)研究｡具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.2 pH值和鹽度對氨氮吸附效果的影響

　　研究表明,在淡水體系下,pH值對沸石吸附氨氮有一定影響,反應(yīng)液呈酸性和堿性都不利于沸石吸附氨氮[11,12],但上述研究都是針對高濃度氨氮(>100mg/L)廢水,本研究考察了海水體系下pH對低濃度氨氮(10mg/L)吸附效果的影響,并比較了海水和淡水體系下pH值影響規(guī)律的異同｡

詳情請下載：天然沸石對海水中氨氮的吸附特性