常规吸附剂污水除氮性能研究吴朝阳

·38·云南化工YunnanChemicalTechnologySep.2018Vol.45，No.92018年9月第45卷第9期0　前言吸附是吸附剂利用自身巨大的表面积及大量的空隙结构，实现对吸附质的强烈吸附，一般不与吸附质和介质发生化学反应。吸附多运用于给水处理和深度水处理中，用来吸附去除各类污染物等。国内外的大量研究表明，吸附法可作为去除污水中氮的一种重要的物理化学方法，因其具有操作简单、高效快速、使用方便、无二次污染、可再生等优点[1]，越来越受到关注。比如生物炭类[2-4]，无机矿物类[5-6]等。1　除氮吸附剂选取（1）竹炭的选取及制备：竹炭产地为贵州，竹炭的碳化终点温度为750℃，颗粒状1~2mm，实验样品经碾磨过筛，将一定量的竹炭冲洗2~3次，然后置于烘箱中以105℃烘干，然后取出冷却，装入封口袋中密闭保存。（2）改性竹炭的制备：将100g预处理过的竹炭放入烧杯中，加入一定质量分数的FeCl3（1mol/L）溶液，调节溶液pH为偏碱性，充分搅拌，浸泡2h后过滤数次，然后放置于烘箱中以105℃烘干，然后取出冷却，即得改性竹炭，装入封口袋中密闭保存。（3）膨润土：蒙脱石为主要成分，产地江苏盱眙，粒径100-200目。2　吸附剂吸附除氮性能2.1　吸附时间对氮去除率的影响选取6个混凝搅拌器配套的烧杯，配成500ml相同质量分数的硝酸钾溶液。用电子分析天平称取六份相同质量2.5g的吸附材料，依次加入6个烧杯中，设定同步运行程序（快速搅拌1min，然后转慢速搅拌），运行30min后每隔15min取一个水样，然后用注射器抽取一定量的水样过0.45μm的滤膜，用移液管抽取加入到50ml的比色管中，根据硝态氮的检测方法测定剩余的硝酸钾含量，处理数据，以时间为横坐标，剩余硝酸钾含量为纵坐标绘制吸附平衡时间曲线。图1　吸附时间对硝态氮去除率的影响Fig.1　Effect of adsorption time on the removal rate of nitrate nitrogen2.2　氮的初始浓度对氮去除率的影响选取6个混凝搅拌器配套的烧杯，配成质量分数依次为5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L的硝酸钾溶液500ml。用电子分析天平称取六份相同质量2.5g的吸附材料，依次加入六个烧杯中，设定同步运行程序（快速搅拌1min，然后转慢速搅拌），doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2018.09.018常规吸附剂污水除氮性能研究吴朝阳1，夏朝辉1，宋相松2（1.河南应用技术职业学院，河南　郑州　450042；2.郑州自来水投资控股有限公司，河南　郑州　450000）摘　要：除氮吸附剂的种类很多，并且吸附效果受到吸附平衡时间、pH值、吸附量等因素的影响。将除磷吸附剂应用在生产时，需要根据水质状况，结合除氮吸附剂的吸附条件，有选择地应用除氮吸附剂。关键词：除氮；吸附剂中图分类号：TE33　　文献标识码：A　　文章编号：1004-275X（2018）09-038-02StudyonAdsorptionandNitrogenRemovalPerformanceofConventionalAdsorbentsWuZhaoyang1，XiaZhaohui1，SongXiangsong2（1.HenanVocationalCollegeOfAppliedTechnology，ChemicalandBiologicalEngineeringCollege，Zhengzhou450000，China；2.ZhengzhouTapWaterInvestmentHoldingsCo.，Ltd.，Zhengzhou450000，China）Abstract：Therearemanykindsofnitrogenadsorbents，andtheadsorptioneffectisaffectedbyfactorssuchasadsorptionequilibriumtime，pHvalueandadsorptioncapacity.Whenthephosphorusadsorbentisusedintheproduction，itisnecessarytoselectivelyapplythenitrogenremovaladsorbentaccordingtothewaterqualityconditionandtheadsorptionconditionofthenitrogenadsorbent.Keywordss：Nitrogenremoval；Adsorbent·39·云南化工YunnanChemicalTechnologySep.2018Vol.45，No.92018年9月第45卷第9期竹炭设定搅拌时间为60min、改性竹炭设定搅拌时间为75min、膨润土设定搅拌时间为60min，然后用注射器抽取一定量的水样过0.45μm的滤膜，用移液管抽取加入到50ml的比色管中，根据硝态氮的检测方法测定剩余的硝酸钾含量，计算该吸附剂的吸附量，处理数据，以平衡质量分数为横坐标，以吸附剂的吸附量为纵坐标绘制曲线，并用Langmuir和Freundlich模型进行数据拟合。见图2。图2　三种吸附材料等温吸附线Langmuir模型线性拟合图Fig.2　Adsorbent of Langmuir and Freundlich adsorption isotherm about threeclay minerals2.3　吸附剂投加量对氮去除率的影响选取6个混凝搅拌器配套的烧杯，配成质量分数相同的硝酸钾溶液500ml。用电子分析天平分别称取0.5g、1.5g、2.5g、3.5g、4.5g、5.5g的吸附材料，分别加入6个烧杯中，设定同步运行程序（快速搅拌1min，然后转慢速搅拌），竹炭设定搅拌时间为60min、改性竹炭设定搅拌时间为75min、膨润土设定搅拌时间为60min，然后用注射器抽取一定量的水样过0.45μm的滤膜，用移液管抽取加入到50ml的比色管中，根据硝态氮的检测方法测定剩余的硝酸钾含量，处理数据，以吸附剂的投加量为横坐标，以硝态氮的去除率纵坐标绘制曲线。见图3。3　结语通过实验室配水对硝态氮去除的单因素实验中，可以确定竹炭和膨润土的吸附平衡时间为60min，改性竹炭的吸附平衡时间为75min；改性竹炭对硝态氮的去除效果明显，其最大吸附量可达4.761mg/g，而竹炭的最大吸附量为2.5092mg/g，而膨润土的最大吸附量仅为0.6173mg/g；而在投加量上竹炭和膨润土的最佳投加量为7g/L，改性竹炭为5g/L。图3　三种吸附剂的投加量对硝态氮的去除效果影响Fig.3　Effect of three kinds of adsorbent dosage on the removal efficiency of nitrate nitrogen除氮吸附剂的种类很多，并且吸附效果受到吸附平衡时间、pH值、吸附量等因素的影响。将除磷吸附剂应用在生产时，需要根据水质状况，结合除氮吸附剂的吸附条件，有选择地应用除氮吸附剂。参考文献：[1]陈莉荣,杜明展,李玉梅.吸附剂在氨氮废水处理中的应用研究进展.中国环境科学学会学术年会论文集(第2卷).北京:中国环境科学学会,2011:1020-1024.[2]周珊,陈斌,王佳莹,等.改性竹炭对氨氮的吸附性能研究[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2007,05:584-590.[3]陈靖,李伟民,丁文川,等.Fe/Mg负载改性竹炭去除水中的氨氮[J].环境工程学报,2015,11:5187-5192.[4]AmitBhatnagar,MinkyuJi,RemovalofNitratefromWaterbyAdsorptionontoZincChlorideTreatedActivatedCarbon,SeparationScienceandTechnology,2008,43(4):886-907.[5]王雅萍,刘云,董元华,等.改性膨润土对氨氮废水吸附性能的研究[J].应用化工,2011,40(7):1148-1152.[6]程银芳.氨氮废水的处理[J].河南科学,2008,26(5):608-610.收稿日期：2018-07-23作者简介：吴朝阳（1988-），男，河南叶县人，硕士研究生，研究方向：环境工程。