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高氨氮废水处理吸附剂的选择
高氨氮废水处理吸附剂的选择
发布时间:2017/11/8 12:18:40      来源:4001百老汇会员登入     

  生活污水及工业生产过程中都存在大量的氨氮废水,氨氮废水对环境的污染已成为媒体越来越关注的话题。氨氮废水的处理方法很多,如吹脱法、离子交换法、生化法、化学氧化法、吸附法和化学沉淀法等,都是一些比较有效的处理方法,可以根据实际情况予以选择。

  这里简单介绍下吸附法处理高氨氮废水的注意事项:

  可用作氨氮废水吸附剂的材料有沸石、粉煤灰、膨润土、活性炭等。氨氮的去除原理主要是非离子氨的吸附作用和与离子氨的离子交换作用,影响去除氨氮的主要因素包括与吸附剂溶液作用时间、吸附剂用量、溶液中氨氮浓度、吸附剂的粒度和溶液的温度等。吸附法可被用于深度脱氮,吸附法与其他方法联合成为组合工艺,可提高脱氮效率。

  几种常用吸附剂:

  ①活性碳

  活性炭(AC)是一种常见的吸附材料,主要有粒状和粉末状。活性炭可用动植物、煤、石油、纸浆废液、废合成树脂及其他有机残物等,经粉碎及加粘合剂成型后,经加热脱水、炭化、活化而制得。活性炭具有巨大的比表面和特别发达的微孔,通常活性炭的比表面积高达 500~1700m2/g。活性炭的微孔容积约为 0.15~0.9mL/g,表面积占总表面积的95%以上。活性炭的吸附以物理吸附为主,但由于表面氧化物存在,也进行一些化学选择性吸附。活性炭是目前废水处理中普遍采用的吸附剂。其中粒状炭因工艺简单,操作方便,用量最大。国外使用的粒状炭多为煤质或果壳质无定型炭,国内多用柱状煤质炭。活性炭主要是吸附水中的氨分子形式的氮,无选择性,吸附容量有限,所以脱氮效率很低。

  ②活性炭纤维

  活性炭纤维 (ACF)是一种新型吸附功能材料,它以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等为原料,经炭化和活化制得。与活性炭相比较,ACF具有特有的微孔结构,更高的外表面积和比表面积以及多种官能团,平均细孔直径也更小,通过物理吸附、化学吸附以及物理化学吸附等方式在废水、废气处理、水净化等领域得到了广泛应用。纤维状活性炭微孔体积占总孔体积90%左右,其微孔孔径大部分在1nm左右,没有过度孔和大孔。比表面积一般为600~1200m2/g,甚至可达3000m2/g。活性炭纤维脱附再生速率快,时间短,且其性能不变,这一点优于活性炭。ACF成品可制成毡、布、纸片等形状,在实际应用中更为灵活,操作也更为简易方便,并且具有一定的强度,耐破损,克服了粒状和粉状活性炭在操作过程中形成的沟槽和沉降等问题。与活性炭一样,活性炭纤维吸附时无选择性,主要用于吸附有机污染物,而对氨氮吸附量有限 ,一般用于炼油厂综合废水处理。

  ③沸石

  沸石(Zeolite)是一种分布广泛开采量很高的天然而价廉的离子交换物质。天然产的沸石有许多种类,其中以斜发沸石(Clinoptilolite)和丝光沸石(Mordenite)为主。沸石具有很大的比表面积(400~800m2/g沸石),仅次于活性炭,可用作吸附剂、离子交换剂等,沸石对极性、不饱和及易极化分子具有优先的选择吸附作用,而且沸石有耐酸、耐碱、热稳定等性能。工业上常用于废水处理。沸石具有较大的吸附能力和净化效果,其斜发沸石和丝光沸石的阳离子交换容量分别为223meq100g(毫克当量)和213meq100g。由于天然沸石中含有杂质,所以纯度较高的沸石交换容量不大于200meq100g,一般为100~150meq100g。斜发沸石在离子交换和定量处理方面,对NH4+-N具有较好的选择性,因此工程上可以用于污水脱除氨氮处理工艺,脱氮率可达90%~97%。工业上沸石除氨装置较为简单,一般为一圆柱形滤器。沸石进行再生处理的主要方法有利用NaOH或NaCl溶液的化学溶液再生和500℃~600℃的高温条件下将沸石中的NH4+转变为NH3气体的燃烧法再生。沸石反复再生后对NH4+的吸附交换能力影响不大,但由于污水中共存阳离子如Ca2+,会使沸石的交换能力呈不可逆性降低。

  有研究表明:沸石对氨氮的吸附量明显大于活性碳和腐殖酸;在常温下最佳吸附条件是废水pH值为10~12;最佳改性条件是温度为60℃,2mol/L?NaOH浸泡改性8h,用无氨水反复冲洗,105℃烘干2h;选择10%NaCl溶液,与浓度为0.4mol/L的NaOH溶液等体积混合为再生剂,浸泡4h再生,105℃烘干备用,经测定,再生后的沸石可完全恢复其吸附能力,且其再生损耗为0.437%,工业上经济可行。

  ④腐植酸系吸附剂

  腐植酸是一种带负电的聚电解质,具有庞大分子量的有机物。腐植酸类物质可用于处理工业废水,尤其是重金属废水及放射性废水,除去其中的离子。腐植酸本身的性质和结构决定了它对阳离子的吸附性能。腐植酸对阳离子的吸附,包括离子交换、整合、表面吸附、凝聚等作用,既有化学吸附,又有物理吸附。用作吸附剂的腐植酸类物质有两大类:一类是天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等,直接作吸附剂用或经简单处理后作吸附剂用;另一类是把富含腐植酸的物质用适当的粘结剂作成腐植酸系树脂,造粒成型,用于管式或塔式吸附装置。

  ⑤煤质吸附剂

  活性炭是一种优质吸附剂,但价格昂贵,再生困难,使其使用受到限制。因此,开发制造低价的代用品具有重要意义。褐煤、长焰煤、无烟煤等具有高的孔隙率和比表面积,用其制取煤质吸附剂具有远大前景。煤质吸附剂对废水中金属离子、氰化物、挥发酚等都有去除作用,吸附能力强,而且价格低廉,无需再生。将煤与浓硫酸或发烟硫酸反应生成磺化煤,可用于处理TNT废水,吸附后用丙酮或乙酸乙酯加乙醇很容易解吸,可反复利用。

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