天然沸石对水中氨氮吸附特性的研究

以浙江缙云天然沸石为原料,分别用摇床和吸附柱实验研究了天然沸石对氨氮的静态和动态吸附特性。结果显示,在10、25、40℃温度下沸石吸附氨氮有显著差异(P0.05)。在25℃、氨氮初始浓度为50 mg·L-1的条件下,1~2 mm沸石对氨氮的360 min吸附容量为4.05±0.02 mg·g-1。沸石对氨氮的吸附过程遵循二级吸附动力学方程,沸石对氨氮的等温吸附可用Langmuir和Freundlich等温吸附方程拟合,相关性分析结果表明Langmuir方程达到极显著相关(P0.01),可以更好地描述沸石吸附氨氮的热力学过程。随着沸石粒径与投加量的减小,沸石对氨氮的吸附量显著增加。在p H值6.0~8.0时,沸石对氨氮去除效果最好。动态试验显示,当氨氮浓度为50 mg·L-1时,沸石的穿透时间约96 h,动态饱和吸附量为18.8 mg·g-1。     

改性沸石吸附柱去除和回收脱磷尿液废水中氨氮试验研究

经鸟粪石沉淀法回收尿液中磷后的废水中仍含有高浓度的氨氮,若直接排放,不仅会造成水体污染,也导致氮资源浪费。本文在5％HCl浸提,400℃焙烧,结合微波处理改性沸石以提高氨氮吸附能力的基础上,研究了改性沸石吸附柱高度（H）、吸附柱串联数量（N）以及水力停留时间（T）对脱磷尿液废水中氨氮去除效果的影响,评价了HCl溶液、NaCl溶液及其组合对吸附氨氮饱和的沸石的再生效果。结果表明：HCl-焙烧-微波改性沸石对氨氮的平衡吸附量为17．9mg·g-1,是天然沸石对氨氮平衡吸附量（6．9mg·g^-1）的2．6倍。当柱高H=35cm,水力停留时间亚2．0h,吸附柱串联个数N=3时,改性沸石对脱磷尿液废水中氨氮的去除效果最佳。当吸附柱内氨氮负荷小于6370mg时,吸附柱出水中氨氮浓度低于30mg·L-1。10％HCI＋5g·L-1 NaCl混合液作为沸石再生剂时,氨氮洗脱率达到88．3％,再生沸石的平衡吸附量可达16．4mg·g-1,为改性沸石的91．6％。可见,改性沸石吸附柱可有效去除脱磷尿液废、水中氨氮,同时10％HCI＋5g·L-1 NaCl混合溶液能够有效实现沸石再生和氨氮回收。研究结果为脱磷尿液废水中氨氮处理与回收中试试验奠定了基础。     

冻融作用对三江平原有机土吸附铵根离子及其分配系数的影响

冻融过程会影响土壤团聚体结构及微孔隙,进而影响土壤对阳离子的吸附。然而有关冻融过程对土壤吸附阳离子影响的研究很少。以典型湿地表层有机土壤为对象,通过室内模拟实验,研究了土壤饱和含水量下,冻融过程对有机土吸附低浓度铵根离子的影响。结果表明,冻融作用一般提高了有机土对铵根离子的吸附量,线性方程能较好的拟合低浓度范围氨氮的吸附,而且冻融作用降低了铵根离子吸附量为0时土壤溶液中氨氮的浓度。随着初始氨氮浓度从8.6mg·L-1升高到43.0mg·L-1,冻融条件下氨氮的分配系数从10.3L·kg-1升高到25.6L·kg-1;非冻融对照条件下氨氮的分配系数从7.0L·kg-1升高到19.8L·kg-1。冻融作用导致氨氮的分配系数增加了29.9%~47.3%,但氨氮的分配系数没有出现随冻融次数增加而升高的趋势。     

天然沸石负载氧化镁对氮磷吸附解吸特性的影响

采用平衡震荡法研究天然沸石负载氧化镁对溶液NH4+、H2PO4-的等温吸附-解吸行为,并运用Langmuir方程对其进行拟合分析,通过自由能的变化分析了吸附过程和吸附结合能.结果表明,天然沸石负载氧化镁与单一天然沸石相比,NH4+的最大吸附量降低了4.49 mg·g-1,H2PO4-提高了36倍;两种吸附材料对NH4+吸附机制主要以表面吸附为主,天然沸石负载氧化镁对H2PO4-的吸附机制主要以化学吸附(沉淀)为主,天然沸石主要以表面吸附和专性吸附为主;两种吸附材料对NH4+、H2PO4-的吸附均能自发进行,负载氧化镁后降低了天然沸石对NH4+的吸附能力,而显著提高了对H2PO4-的吸附能力.     

锆改性沸石活性覆盖控制重污染河道底泥氮磷释放研究

通过实验考察了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附去除作用,并考察了锆改性沸石活性覆盖控制底泥溶解性磷酸盐和铵释放的效率。锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随pH值的增加而降低：当pH值由4增加到5时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力增加;当pH值5-8时,对铵的吸附能力较高;当pH值由8增加到10时,对铵的吸附能力下降。锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学满足准二级动力学模型,并且对磷酸盐和铵的吸附速率比较快。Langmuir和Freundlich等温吸附模型可以用于描述锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附平衡数据,根据Langmuir模型计算得到的锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的最大吸附量分别为7．75mg·g-1和9．59mg·g-1（pH7和25℃）。锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除率随锆改性沸石投加量的增加而增加,其吸附水中磷酸盐的主要机制是配位体交换,吸附水中铵的主要机制是阳离子交换。被锆改性沸石所吸附的磷酸盐大部分（82．5％）以较为稳定形态磷（NaOH—P）存在,低溶解氧条件下不容易重新被释放出来。吸附磷酸盐后锆改性沸石中水溶性磷（WSP）、易解吸磷（RDP）和NaHCO,可提取态磷（Olsen—P）含量非常低,藻类可利用磷（AAP）含量仅占总磷含量的29％左右。低溶解氧条件下,重污染河道底泥会释放出大量的溶解性磷酸盐和铵,锆改性沸石活性覆盖则不仅可以使上覆水中的溶解性磷酸盐浓度控制到很低的水平,而且可以明显降低铵由底泥向上覆水迁移的速率。上述实验结果表明,锆改性沸石适合作为一种活性覆盖材料用于控制底泥溶解性磷酸盐和铵的释放。     

白果壳遗态HAP/C复合材料对水中氨氮的吸附

为综合利用农林废弃物,以白果壳为植物模板、羟基磷灰石(HAP)为改性材料,制备了白果壳遗态HAP/C复合材料(PBGC-HAP/C-G),并通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等对其进行了表征,同时研究了溶液pH、初始浓度、吸附剂投加量等对其去除水中氨氮的影响。结果表明,PBGC-HAP/C-G是一种大孔材料,孔径主要介于35～200μm之间。在溶液pH=5时,吸附效果最佳;吸附剂投加量的增加有利于氨氮的去除;粒径大小不是影响吸附效果的主要因素。准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型能很好地描述该吸附过程,吸附过程以化学吸附为主。在氨氮初始浓度为20、50、100 mg·L~(-1)时,拟合计算得到的理论平衡吸附量分别为0.45、1.10、2.15 mg·g~(-1),与实验测定值0.46、1.15、2.18 mg·g~(-1)相近,可见PBGC-HAP/C-G可用作去除氨氮的吸附剂。     

磷-铅-柠檬酸在红壤胶体上相互作用机理初探

以红壤胶体为对象,通过等温平衡试验,研究了柠檬酸对红壤胶体吸附磷的影响,以及吸附磷和柠檬酸后弃去上清液(次级吸附)和保留上清液(共吸附)两种方式对红壤胶体固定铅的影响。结果表明,柠檬酸对红壤胶体磷吸附产生抑制作用,且随着柠檬酸浓度增加而抑制作用增强;用Langmuir方程拟合时,红壤胶体对磷的吸附反应常数K、最大吸附量X m均随柠檬酸初始浓度增加而降低。吸附磷和柠檬酸后,两种处理方式对铅的固定量影响有明显差异,总体上,次级吸附试验中铅的固定量低于共吸附;且两种方式中铅的固定量均随磷初始浓度及磷吸附量的增加而增加,随柠檬酸浓度升高而降低。共吸附中铅固定量在柠檬酸初始浓度为0.1 mmol L-1和磷初始浓度小于0.4 mmol L-1时达到较高值,说明在此浓度下磷和柠檬酸的共同存在促进了红壤胶体对铅的固定。     

氟在苏打盐碱土中的吸附-解吸特征研究

在室内培养条件下,以苏打盐碱土为供试土壤,采用平衡振荡法,研究该土对氟的吸附和解吸特征。结果表明,苏打盐碱土对氟的吸附量和解吸量均随着初始氟浓度的增加而增加,最大吸附量为216.97 mg kg-1,最大解吸量为200.17 mg kg-1,而解吸率则呈先降低后升高的趋势,最低解吸率为62.79%。Langmuir方程能够较好的拟合该土对氟的等温吸附过程,但分段拟合结果表明,当初始氟浓度较低时,虽然最大吸附量较大,但吸附强度较弱,吸附的最大缓冲容量较低,致使被吸附的氟极易解吸下来;提高初始氟浓度后,吸附强度增强,解吸率下降,吸附比较牢固。这说明苏打盐碱土对氟的吸附强度受初始氟浓度的影响较大。     

刺桐生物炭对水中氨氮和磷的吸附

本研究以园林绿化废弃物刺桐为原料,在不同的热解温度下(300、500、700℃)制备生物炭,用动力学方程和等温吸附方程分别拟合生物炭对氨氮和磷的吸附性能。等温吸附方程拟合结果表明:生物炭对水中氨氮和磷的吸附量均随着氨氮和磷的初始浓度的增加而增大,且均能较好地拟合Langmuir吸附方程,且BC500吸附效果最好;动力学方程拟合结果表明:不同热解温度下得到的生物炭对氨氮和磷的吸附速率较快的过程分别发生在最初的300 min和60 min内,且均能较好地拟合准二级动力学方程;此外,生物炭对不同初始p H下对氨氮和磷溶液的吸附效果分别为p H7p H11p H3和p H11p H7p H3。     

东北草旬黑土对镉和锌的吸附行为研究

采用平衡吸附法,研究了镉和锌在草甸黑土上的吸附行为,探讨草甸黑土对镉和锌吸附的影响因素.结果表明,随着镉和锌离子平衡浓度逐渐升高,草甸黑土对镉和锌的吸附量起初迅速增大,随后增幅渐趋平缓;采用Langmuir型等温吸附曲线拟合,确定草甸黑土对镉和锌的最大吸附量为:镉(0.733 5 mg·g-1)>锌(0.538 8mg·g-1),这表明草甸黑土对镉的吸附能力比锌强;腐植酸会增强镉和锌在草甸黑土上的吸附能力,EDTA却会减弱镉和锌在草甸黑土上的吸附能力;经过铵盐处理,草甸黑土对镉和锌吸附量大小为:硫酸铵>氯化铵>乙酸铵,这3种铵盐都抑制草甸黑土对镉和锌的吸附;在一定的浓度范围内,随着pH值逐渐增大,草甸黑土对镉和锌的吸附量逐渐增加.研究结论为预测镉和锌在草甸黑土中的运移和防治镉和锌的污染提供科学依据.     

褐煤基材料对Cd~(2+)的吸附机制

为筛选稳定、高效、环境友好的重金属污染修复材料,利用批吸附试验研究了不同温度下褐煤、腐植酸、活性炭对镉(Cd~(2+))的吸附特征,采用非线性χ~2检验辅助决定系数判断等温线模型拟合度,用红外光谱对材料功能团进行了识别。结果表明,Temkin模型能最好拟合3种材料对Cd~(2+)的等温吸附过程,Langmuir和Freundlich模型也能较好拟合但与温度有关。吸附热力学参数表明,3种材料对Cd~(2+)的吸附为优惠发生的物理吸附,并且是自发的吸热过程,3种材料与Cd~(2+)之间均有较强的作用力。在温度294.55~313.15 K时腐植酸、褐煤和活性炭对Cd~(2+)的最大吸附量分别为36.14~44.09、29.63~38.20 mg·g~(-1)和21.04~30.34 mg·g~(-1),吸附量随温度升高而升高,吸附自由能随着温度升高而降低,说明升温吸附更容易发生。准二级动力学拟合数据最好,表明3种材料对Cd~(2+)的吸附存在着化学过程。褐煤基活性炭和褐煤基腐植酸具有丰富的孔隙结构。红外光谱图表明腐植酸和褐煤较大的吸附量与其含氧功能团种类较多以及在波数2 360 cm~(-1)和2 342 cm~(-1)附近吸收峰有关。因此,褐煤基3种材料对Cd~(2+)的吸附是自发的吸热过程,腐植酸对Cd~(2+)的最大吸附量和吸附能力最大,用Temkin等温方程和准二级动力学曲线能最适宜描述褐煤基材料对Cd~(2+)的吸附特征。     

高氨氮浓度下湿地植物筛选及脱氮效果研究

为研究潜流人工湿地处理农村生活污水的脱氮效果,实验采用氨氮浓度为20、30、40、50 mg.L-1的人工配置生活污水,通过实验室盆栽法研究7种典型水生植物风车草（Cyperus alternifolius）、花叶芦竹（Arundo donax var.）、再力花（Thalia dealbata）、东方香蒲（Typha orientalis Presl.）、千屈菜（Spiked Loosestrlfe）、黄花鸢尾（Iris pseudacorus）、梭鱼草（Pontederia cordata）的生长状况、发育规律以及对污水中氮的同化吸收作用,结合植物本身的形态指标,对处理农村生活污水的高效脱氮型潜流湿地的植被的脱氮效果进行综合评定。结果表明：植物在20 mg.L-1的处理中长势最好,各植物的形态指标随氨氮浓度的增加而递减;黄花鸢尾（Irispseudacorus）在NH3-N浓度50 mg.L-1以上的条件下不能生长,花叶芦竹（Arundo donax var.）在NH3-N浓度30 mg.L-1以上的条件下不能生长,梭鱼草（Pontederia cordata）在NH3-N浓度20 mg.L-1以上的条件下不能生长;植物脱氮效果随氨氮浓度的增加而递减。综合评定7种植物的脱氮效果,比较好的是再力花（Thalia dealbata）、东方香蒲（Typha orientalis Presl.）、风车草（Cyperus alternifolius）这3种植物。     

铜尾矿对水溶液中磷的吸附与解吸

为研究铜尾矿作为吸附剂对水溶液中磷的吸附与解吸,从铜陵尾矿库采取尾矿样本,以其作为吸附材料对KH2PO4配制的水溶液进行吸附,用比色法测定磷的平衡浓度,然后计算平衡吸附量和解吸量。结果表明,Langmuir和Freundlich等温吸附方程能够较好地描述铜尾矿对水溶液中磷的吸附过程;尾矿废弃物对水溶液中磷酸根的吸附量与尾矿样本中游离氧化铁、晶质氧化铁、有机络合铁含量以及烧失量呈极显著正相关,而与pH呈极显著负相关;各种植物群落下A层尾矿对磷的吸附量低于C层,尾矿对水溶液中磷的平均最大吸附量超过0.85 mg.g-1,铜官山老尾矿库白茅群落下硬盘层对水溶液中磷的平均最大吸附量达到8.66 mg.g-1,被铜尾矿吸附的磷的平均解吸率低于5%。     

改性沸石对Zn2+的吸附特性研究

通过间歇震荡平衡法研究了天然沸石及3种改性沸石对Zn2+的吸附特性。研究结果表明,沸石、改性沸石对Zn2+的等温吸附曲线符合Langmuir方程、Freundlich方程、Temkin方程,其中Freundlich方程的拟合性最好,相关系数在0.988～0.999之间。沸石及改性沸石对Zn2+吸附量大小顺序依次为铵改性沸石>钾改性沸石>镁改性沸石>天然沸石。该规律与改性阳离子价数、离子水合半径密切相关。     

Effect of pH on ammonium adsorption by natural Zeolite clinoptilolite

Abstract

Clinoptilolite, a zeolite mineral with a high cation exchange capacity and surface area, has ion‐exchange properties that can be utilized to adsorb NH₄ ⁺, protecting it from losses during composting of N‐rich animal manures. Ammonium adsorption by the natural zeolite clinoptilolite was studied to ascertain the effectiveness of the zeolite as an NH₄ ⁺ adsorbent at pH 4, 5, 6, and 7. The NH₄ ⁺ adsorption data were fitted to the one‐ and two‐surface Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherms. All models described the NH₄ ⁺adsorption data successfully (r²≥0.939). The one‐surface Langmuir, Freundlich, and Temkin were converted to pH‐dependent forms. The amount of NH₄ ⁺ adsorbed increased as pH and initial NH₄ ⁺concentration increased. From the one‐surface Langmuir isotherm, the NH₄ ⁺adsorption capacity (X_m) of the zeolite increased linearly with pH (r²=0.994), and was estimated to be 9,660 mg N kg^‐1 at pH4, 11,220 mg N kg^‐1 at pH 5, 12,720 mg N kg^‐1 at pH 6, and 13,830 mg N kg^‐1 at pH 7. The adsorption of higher amounts of NH₄ ⁺with increasing pH and initial NH₄ ⁺concentration is an important characteristic of the zeolite that can be beneficial to minimizing N‐losses via NH₃volatilization during composting of N‐rich animal manures.     

人工湿地基质对铵氮的动力学吸附研究

Constructed wetlands (CWs) are engineered systems that utilize natural systems including wetland vegetations,soils,and their associated microbial assemblages to assist in treating wastewater.The kinetic adsorption of ammonium nitrogen (NH4+-N) by CW substrate materials such as blast furnace slag (BFS),zeolite,ceramsite,vermiculite,gravel,paddy soil,red soil,and turf,was investigated using batch experiments and kinetic adsorption isotherms.Both Freundlich and Langmuir isotherms could adequately predict the NH4+-N adsorption process.The maximum adsorption capacities of NH4+-N,estimated from the Langmuir isotherm,ranked as:zeolite (33 333.33 mg kg-1) > turf (29 274.01 mg kg-1) > BFS (5 000 mg kg-1) > vermiculite (3 333.33 mg kg-1) > gravel (769.23 mg kg-1) > paddy soil (588.24 mg kg-1) > red soil (555.56 mg kg-1) > ceramsite (107.53 mg kg-1).Some properties of the substrate materials,including bulk density,specific gravity,hydraulic conductivity,uniformity coefficient (K60),curvature coefficient (Cc),organic matter,pH,exchangeable (or active) Cu,Fe,Zn and Mn,total Cu,and Fe,Mn,Zn,Cd,Pb and Ca,had negative correlations with NH4+-N adsorption.Other properties of the substrate materials like particle diameter values of D10,D30 and D60 (the diameters of particle sizes of a substrate material at which 10%,30% and 60%,respectively,of the particles pass through the sieve based on the accumulative frequency),cation exchange capacity (CEC),exchangeable (or active) Ca and Mg,and total K and Mg had positive correlations with NH4+-N adsorption.In addition,active K and Na as well as the total Na had significant positive correlations with NH4+-N adsorption.This information would be useful for selection of suitable substrate materials for CWs.     

人工湿地中沸石和土壤的氮吸附与再生试验研究

鉴于常用填料吸附能力的理化再生方法存在运行费高以及不利于植物生长和微生物活性的缺点,探索低价且生态友好的填料吸附位的再生方法非常重要。该文研究了处理农业污水的人工湿地中的沸石和土壤的氮的解吸附性能、沸石的动态吸附和曝气再生。结果表明：填料的氨氮吸附量受填料的种类、使用时间、填充方式和填充位置的影响。土壤的氨氮吸附量为沸石的3倍以上;沸石使用时间越长,氨氮吸附量越低;前置沸石的氨氮吸附量大于表铺沸石。使用22个月的前置沸石带在0～90 cm深度范围内的氨氮吸附量相近;浅层(0～10 cm)土壤的氨氮吸附量为中层(10～20 cm)和深层(20～40 cm)土壤的2倍以上。植物的供氧作用利于土壤的氨氮转化,停留时间的增长利于沸石对氨氮的动态吸附,曝气对已吸附一定量氨氮的沸石有再生作用。