沸石及其在废水处理中应用的综合研究..doc

沸石及其在废水处理中应用的综合研究 摘要：以NaCl为改性剂，采用微波辐射方法对天然沸石进行改性，研究NaCl浓度和辐射条件对改性沸石性能的影响，同时为探究改性沸石对NH4+的吸附规律，进行了等温吸附实验。研究结果表明：最佳改性条件是微波强度80%、辐射时间10min、NaCl浓度6%；实验沸石对氨氮具有较高的去除率，对NH4+的吸附等温线符合Langmuir公式，且对氨氮吸附量的极限值为10.0806mg/g.。 关键词：微波辐射；改性沸石；氨氮；吸附作用 Abstract: Natural zeolite was modified using NaCl as modified source by microwave irradiation. The effect of the concentration of NaCl and irradiation conditions on modified zeolite were studied.The kinetics of NH4+ adsorption by the modified zeolite was investigated. The results show that the optimum modified condition is that microwave power is 80%, and the concentration of NaCl and time are 6% and 10 min respectively. The modified zeolite can absorb ammonia nitrogen effectively. The process of ammonium adsorption by the natural zeolite is in accordance with Langmuir adsorption. The maximum of NH4+-N adsorption by the zeolite is 10.0806mg/g. Key word: microwave radiation; modified zeolite; ammonia nitrogen; absorbing effect 引言 目前世界上以发现的天然沸石矿种类已超过40种，是硅酸盐中最大的一种矿物。从内部微观结构看，沸石是呈骨架状结构的多孔性铝硅酸盐晶体，其晶体结构决定了它为一种多孔性物质，具有物理吸附性能，其表面积越大，吸附性能就越好；在天然沸石内部，阳离子分布在骨架结构的孔穴和孔道上，具有一定的流动性，可以NH4+、K+、、Na+、、Ca2+、、Pb2+等一些阳离子发生交换，因此沸石应用与污水中氨氮的吸附处理。 1沸石的简介 1.1沸石的概述 自然界以发现的沸石有30多种，较常见的有方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、丝光沸石等，都以含钙钠为主。它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。晶体所属晶系随矿物种的不同而异，以单斜晶系和正交晶系的占多数。方沸石、菱沸石常呈等轴状晶形，片沸石、辉沸石呈板状，毛沸石、丝光沸石呈针状或纤维状。纯净的各种沸石均为无色或白色，具有玻璃光泽。莫氏硬度中等。比重节于2.0~2.3，含钡的则可达2.5~2.8。沸石主要形成于低温热液阶段，常见于喷出岩气孔中，也见于热液矿床和近代温泉沉积中。沸石可以借水的渗滤作用，以进行阳离子交换，其成分中的钠、钙离子可与水溶液中的钾、镁等离子交换，工业上用以软化硬水。沸石的晶体结构是由硅（铝）氧四面体连成三维的格架，格架中有各种大小不同的孔穴和通道，具有很大的开放性。碱金属或碱土金属离子和水分子均分布在空穴和通道中，与格架的联系较弱。不同的离子交换对沸石结构影响很小，但使沸石的性质发生变化。晶格中存在的大小不同空腔，可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。工业上常将其作为分子筛，以净化或分离混合成分的物质，如气体分离、石油净化、处理工业污染等。 1.2沸石的结构特点与性质 沸石的骨架结构由硅氧四面体和铝氧四面体构成，其骨架中的每个氧原子都为相邻的两个四面体共用，在铝氧四面体中由于一个氧原子的价电子没有得到中和，使得整个铝氧四面体带有一个负电荷，为保持电中性，必须有一个带正电荷的金属阳离子来抵消它的负电荷，这些阳离子和沸石结构中存在的水分子与沸石构架结合的不紧密，可以进行阳离子交换和可逆的脱水，而沸石的晶体结构不被破坏。由于硅（铝）氧四面体连接方式的不同，在沸石结构中形成很多孔穴和孔道，其晶穴体积约占总体积的40%—50%。沸石晶体结构中具有大量均匀的微孔，孔径与一般物质的分子大小相当，其表面积达400—800m2/g，A型沸石的表面积高达1000㎡/g，这种独特的结构和晶体化学