六偏磷酸钠改性沸石处理矿井水中氨氮的研究

作者：章丽萍; 虎翔; 王伟伟; 雷文波; 李蕙彤; 孙华冉; 战永祺; 连泽谕

来源：煤炭科学技术, 2023, 1-11.

• 矿井水
• 低浓度
• 氨氮
• 六偏磷酸钠
• 改性沸石
• 吸附

我国部分矿区矿井水中氨氮(NH4+-N)存在超标问题，且去除矿井水中的NH4+-N要求越来越高，为了实现矿井水中NH4+-N的高效去除，对天然沸石(NZ)进行六偏磷酸钠(SHMP)浸渍改性，增强其对矿井水中NH4+-N的去除效果。结果表明：天然沸石经过0.1 mol/L SHMP溶液浸渍3 h制备出了六偏磷酸钠改性沸石(SHMP-NZ)，在初始NH4+-N浓度5 mg/L、投加量2 g/L的条件下、振荡吸附2 h后NH4+-N去除率可达到95.7%，相较于未改性天然沸石提高了39.9%。扫描电镜和比表面积测定显示改性后沸石孔隙变大，表面变的光滑松散，比表面积增加，微孔体积减小，介孔、大孔和平均孔径增加。X射线衍射和傅里叶红外光谱分析表明改性后沸石的基本骨架无明显变化。弱酸性或中性环境有利于SHMP-NZ吸附去除水中的NH4+-N，共存阳离子的影响由大到小排序为K+＞Na+＞Ca2+＞Mg2+。拟一级动力学、拟二级动力学和Elovich动力学非线性拟合表明，天然沸石和SHMP-NZ吸附NH4+-N更加符合拟二级动力学模型，对NH4+-N的吸附属于化学吸附(离子交换)过程，颗粒内扩散模型表明两种材料对NH4+-N的吸附涉及外扩散、内扩散和反应平衡3个阶段；Freundlich等温线模型表明，SHMP-NZ较天然沸石更易于吸附NH4+-N，Langmuir等温线模型可以较好的描述天然沸石及SHMP-NZ吸附NH4+-N的过程，相关系数R2分别为0.9636和0.9828，SHMP-NZ最大NH4+-N吸附量为11.03 mg/g，较天然沸石提升了88.23%；吸附热力学表明各试验温度下的ΔG均＜0，ΔH和ΔS大于0，是一个熵增反应，有利于NH4+-N的去除。SHMP-NZ吸附-解吸循环5次后，对NH4+-N的去除效率仍有89.7%。实际矿井水中低浓度NH4+-N的处理，改性沸石在投加量1 g/L，25 ℃条件下振荡吸附1 h后，出水满足《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质中氨氮的要求。

• 单位
  中国矿业大学（北京）