吸附法除氨氮的概述

在吸附法脫氮處理廢水方面，國(guó)內(nèi)、外都大量做了研究，提出了多種可行工藝。重點(diǎn)主要集中在吸附法的機(jī)理、吸附劑的性質(zhì)對(duì)比和再生方法的研究。研究較多的有沸石、粉煤灰、膨潤(rùn)土等。

氨氮的去除原理主要是非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，影響去除氨氮的主要因素包括與吸附劑溶液作用時(shí)間、吸附劑用量、溶液中氨氮濃度、吸附劑的粒度和溶液的溫度等。

在廢水處理實(shí)踐中，多種廢水經(jīng)二級(jí)處理后仍達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)二級(jí)出水作進(jìn)一步的深度處理。為此，吸附法還被用于深度脫氮。

沸石吸附法在美國(guó)、日本已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。主要使用固定床吸附柱，以斜發(fā)沸石為吸附劑，粒徑0.8～1.7mm，空速5～10ｈ-1，進(jìn)水氨氮濃度20mg/L，出水氨氮濃度<1mg/L。

幾種常用氨氮吸附劑

1、活性碳

活性碳(AC)是一種常見的吸附材料 ，主要有粒狀和粉末狀?；钚蕴靠捎脛?dòng)植物、煤、石油、紙漿廢液、廢合成樹脂及其他有機(jī)殘物等 ，經(jīng)粉碎及加粘合劑成型后 ，經(jīng)加熱脫水、炭化、活化而制得。

活性炭具有巨大的比表面和特別發(fā)達(dá)的微孔 ，通常活性炭的比表面積高達(dá)500～1700㎡/g。活性炭的微孔容積約為0.15～0.9mL/g，表面積占總表面積的95%以上。

活性炭的吸附以物理吸附為主 ，但由于表面氧化物存在 ，也進(jìn)行一些化學(xué)選擇性吸附?；钚蕴渴悄壳皬U水處理中普遍采用的吸附劑。

其中粒狀炭因工藝簡(jiǎn)單 ，操作方便 ，用量最大。國(guó)外使用的粒狀炭多為煤質(zhì)或果殼質(zhì)無(wú)定型炭 ，國(guó)內(nèi)多用柱狀煤質(zhì)炭。活性炭主要是吸附水中的氨分子形式的氮 ，無(wú)選擇性 ，吸附容量有限 ，所以脫氮效率很低。

2、活性炭纖維

活性炭纖維 (ACF)是一種新型吸附功能材料，它以木質(zhì)素、纖維素、酚醛纖維、聚丙烯纖維、瀝青纖維等為原料，經(jīng)炭化和活化制得。

與活性炭相比較，ACF具有*的微孔結(jié)構(gòu) ，更高的外表面積和比表面積以及多種官能團(tuán)，平均細(xì)孔直徑也更小，通過物理吸附、化學(xué)吸附以及物理化學(xué)吸附等方式在廢水、廢氣處理、水凈化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

纖維狀活性炭微孔體積占總孔體積90%左右 ，其微孔孔徑大部分在1nm左右，沒有過度孔和大孔。比表面積一般為600～1200m2/g ，甚至可達(dá)3000m2/g。

活性炭纖維脫附再生速率快，時(shí)間短，且其性能不變，這一點(diǎn)優(yōu)于活性炭。

ACF成品可制成氈、布、紙片等形狀 ，在實(shí)際應(yīng)用中更為靈活 ，操作也更為簡(jiǎn)易方便 ，并且具有一定的強(qiáng)度 ，耐破損 ，克服了粒狀和粉狀活性炭在操作過程中形成的溝槽和沉降等問題。

與活性炭一樣 ，活性炭纖維吸附時(shí)無(wú)選擇性 ，主要用于吸附有機(jī)污染物 ，而對(duì)氨氮吸附量有限 ，一般用于煉油廠綜合廢水處理。

3、沸石

沸石(Zeolite)是一種分布廣泛開采量很高的天然而價(jià)廉的離子交換物質(zhì)。天然產(chǎn)的沸石有許多種類，其中以斜發(fā)沸石(Clinoptilolite)和絲光沸石(Mordenite)為主。

沸石是一種含水架狀結(jié)構(gòu)的多孔硅鋁酸鹽礦物質(zhì)，構(gòu)成沸石骨架的最基本結(jié)構(gòu)是硅氧(SiO4)四面體和鋁氧(AlO4)四面體。沸石具有空曠的骨架結(jié)構(gòu)，晶穴體積約為總體積的40%～50%，孔徑大多在1nm以下。

沸石具有很大的比表面積(400～800m2/g沸石)，僅次于活性炭，可用作吸附劑、離子交換劑等，沸石對(duì)極性、不飽和及易極化分子具有優(yōu)先的選擇吸附作用，而且沸石有耐酸、耐堿、熱穩(wěn)定等性能，工業(yè)上常用于廢水處理。

沸石具有較大的吸附能力和凈化效果，其斜發(fā)沸石和絲光沸石的陽(yáng)離子交換容量分別為223meq100g(毫克當(dāng)量)和213meq100g。由于天然沸石中含有雜質(zhì)，所以純度較高的沸石交換容量不大于200meq100g，一般為100～150meq100g。

斜發(fā)沸石在離子交換和定量處理方面，對(duì)NH4+-N具有較好的選擇性，因此工程上可以用于污水脫除氨氮處理工藝，脫氮率可達(dá)90%～97%。工業(yè)上沸石除氨裝置較為簡(jiǎn)單，一般為一圓柱形濾器。

沸石進(jìn)行再生處理的主要方法有利用NaOH或NaCl溶液的化學(xué)溶液再生和500℃～600℃的高溫條件下將沸石中的NH4+轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3氣體的燃燒法再生。

沸石反復(fù)再生后對(duì)NH4+的吸附交換能力影響不大，但由于污水中共存陽(yáng)離子如Ca2+，會(huì)使沸石的交換能力呈不可逆性降低。

4、腐植酸系吸附劑

腐植酸是一種帶負(fù)電的聚電解質(zhì)，具有龐大分子量的有機(jī)物。腐植酸類物質(zhì)可用于處理工業(yè)廢水，尤其是重金屬?gòu)U水及放射性廢水，除去其中的離子。

腐植酸本身的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定了它對(duì)陽(yáng)離子的吸附性能。腐植酸對(duì)陽(yáng)離子的吸附，包括離子交換、整合、表面吸附、凝聚等作用，既有化學(xué)吸附，又有物理吸附。

用作吸附劑的腐植酸類物質(zhì)有兩大類：一類是天然的富含腐植酸的風(fēng)化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附劑用或經(jīng)簡(jiǎn)單處理后作吸附劑用；另一類是把富含腐植酸的物質(zhì)用適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑作成腐植酸系樹脂，造粒成型，用于管式或塔式吸附裝置。

5、煤質(zhì)吸附劑

活性炭是一種優(yōu)質(zhì)吸附劑，但價(jià)格昂貴，再生困難，使其使用受到限制。因此，開發(fā)制造廉價(jià)的代用品具有重要意義。褐煤、長(zhǎng)焰煤、無(wú)煙煤等具有高的孔隙率和比表面積，用其制取煤質(zhì)吸附劑具有遠(yuǎn)大前景。

煤質(zhì)吸附劑對(duì)廢水中金屬離子、qing化物、揮發(fā)酚等都有去除作用，吸附能力強(qiáng)，而且價(jià)格低廉，無(wú)需再生。將煤與濃硫酸或發(fā)煙硫酸反應(yīng)生成磺化煤，可用于處理TNT廢水，吸附后用丙酮或乙酸乙酯加乙醇很容易解吸，可反復(fù)利用。