吸附法除氨氮的概述

在吸附法脫氮處理廢水方面，國內、外都大量做了研究，提出了多種可行工藝。重點主要集中在吸附法的機理、吸附劑的性質對比和再生方法的研究。研究較多的有沸石、粉煤灰、膨潤土等。

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。

在廢水處理實踐中，多種廢水經二級處理后仍達不到排放標準，需要對二級出水作進一步的深度處理。為此，吸附法還被用于深度脫氮。

沸石吸附法在美國、日本已經成功地實現工業化。主要使用固定床吸附柱，以斜發沸石為吸附劑，粒徑0.8～1.7mm，空速5～10ｈ-1，進水氨氮濃度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。活性炭可用動植物、煤、石油、紙漿廢液、廢合成樹脂及其他有機殘物等 ，經粉碎及加粘合劑成型后 ，經加熱脫水、炭化、活化而制得。

活性炭具有巨大的比表面和特別發達的微孔 ，通常活性炭的比表面積高達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 ，也進行一些化學選擇性吸附。活性炭是目前廢水處理中普遍采用的吸附劑。

其中粒狀炭因工藝簡單 ，操作方便 ，用量最大。國外使用的粒狀炭多為煤質或果殼質無定型炭 ，國內多用柱狀煤質炭。活性炭主要是吸附水中的氨分子形式的氮 ，無選擇性 ，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，它以木質素、纖維素、酚醛纖維、聚丙烯纖維、瀝青纖維等為原料，經炭化和活化制得。

與活性炭相比較，ACF具有特有的微孔結構 ，更高的外表面積和比表面積以及多種官能團，平均細孔直徑也更小，通過物理吸附、化學吸附以及物理化學吸附等方式在廢水、廢氣處理、水凈化等領域得到了廣泛應用。

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3000m2/g。

活性炭纖維脫附再生速率快，時間短，且其性能不變，這一點優于活性炭。

ACF成品可制成氈、布、紙片等形狀 ，在實際應用中更為靈活 ，操作也更為簡易方便 ，并且具有一定的強度 ，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 ，活性炭纖維吸附時無選擇性 ，主要用于吸附有機污染物 ，而對氨氮吸附量有限 ，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廉的離子交換物質。天然產的沸石有許多種類，其中以斜發沸石(Clinoptilolite)和絲光沸石(Mordenite)為主。

沸石是一種含水架狀結構的多孔硅鋁酸鹽礦物質，構成沸石骨架的最基本結構是硅氧(SiO4)四面體和鋁氧(AlO4)四面體。沸石具有空曠的骨架結構，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，沸石對極性、不飽和及易極化分子具有優先的選擇吸附作用，而且沸石有耐酸、耐堿、熱穩定等性能，工業上常用于廢水處理。

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

斜發沸石在離子交換和定量處理方面，對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90%～97%。工業上沸石除氨裝置較為簡單，一般為一圓柱形濾器。

沸石進行再生處理的主要方法有利用NaOH或NaCl溶液的化學溶液再生和500℃～600℃的高溫條件下將沸石中的NH4+轉變為NH3氣體的燃燒法再生。

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

4、腐植酸系吸附劑

腐植酸是一種帶負電的聚電解質，具有龐大分子量的有機物。腐植酸類物質可用于處理工業廢水，尤其是重金屬廢水及放射性廢水，除去其中的離子。

腐植酸本身的性質和結構決定了它對陽離子的吸附性能。腐植酸對陽離子的吸附，包括離子交換、整合、表面吸附、凝聚等作用，既有化學吸附，又有物理吸附。

用作吸附劑的腐植酸類物質有兩大類：一類是天然的富含腐植酸的風化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附劑用或經簡單處理后作吸附劑用；另一類是把富含腐植酸的物質用適當的粘結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、煤質吸附劑

活性炭是一種優質吸附劑，但價格昂貴，再生困難，使其使用受到限制。因此，開發制造廉價的代用品具有重要意義。褐煤、長焰煤、無煙煤等具有高的孔隙率和比表面積，用其制取煤質吸附劑具有遠大前景。

煤質吸附劑對廢水中金屬離子、氰化物、揮發酚等都有去除作用，吸附能力強，而且價格低廉，無需再生。將煤與濃硫酸或發煙硫酸反應生成磺化煤，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，可反復利用。

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