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锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

信息来源:潍坊沸石生物技术开发中心 作者:

 

  采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.

  氮和磷是引起水体富营养化的2种关键营养元素.废水中的氮和磷主要以铵和磷酸盐的形式存在.吸附法是一种可以有效去除废水中铵和磷酸盐的方法.应用吸附法去除废水中铵和磷酸盐的一个关键技术问题是选择合适的吸附剂材料.沸石是呈骨架状结构的铝硅酸盐晶体,沸石硅氧四面体晶体结构中的硅离子被铝离子部分置换,使得沸石骨架带有过剩的负电荷,这些过剩负电荷通常由一价或二价阳离子(Na+、K+、Mg2+和Ca2+等)所平衡.因此,沸石具有较强的阳离子交换能力.近年来,利用沸石的离子交换特性去除水中铵的研究较多.但是沸石对水中磷酸盐的去除能力却非常有限.已有研究表明,无定形氢氧化锆、锆负载纤维吸附剂和锆负载橙子废物凝胶对水中的磷酸盐具有很强的吸附能力.目前国内外已经有关于锆改性沸石去除水中氟离子的研究报道,但是关于锆改性沸石去除水中磷酸盐和铵的研究尚鲜见报道.为此,本研究制备了一种锆改性沸石,并考察了该锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附性能,以期为利用锆改性沸石去除水中磷酸盐和铵提供参考.