幾種常見的氨氮吸附法

吸附脫氨氮概述
國(guó)內(nèi)外在廢水吸附脫氮處理方面進(jìn)行了大量研究，提出了多種可行的工藝。重點(diǎn)是吸附機(jī)理、吸附劑性能比較和再生方法的研究。沸石、粉煤灰、膨潤(rùn)土等研究較多。
氨氮脫除的原理主要是非離子氨的吸附和與離子氨的離子交換。影響氨氮去除的主要因素包括與吸附劑溶液的相互作用時(shí)間、吸附劑的用量、溶液中氨氮的濃度、吸附劑的濃度。溶液的粒徑和溫度等。
在廢水處理實(shí)踐中，有多種廢水經(jīng)過二級(jí)處理后仍達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行進(jìn)一步深度處理。為此，吸附法也用于深度反硝化。
沸石吸附法已在美國(guó)和日本成功工業(yè)化。主要采用固定床吸附柱，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，出水氨氮濃度小于1mg /L。
幾種常見的氨氮吸附劑
1、活性炭
活性炭（AC）是一種常見的吸附材料，主要呈顆粒狀和粉末狀。活性炭可以從動(dòng)植物、煤炭、石油、紙漿廢液、廢合成樹脂等有機(jī)殘?jiān)戎蝎@得，經(jīng)粉碎成型后加入粘合劑，再加熱脫水、炭化、活化。
活性炭具有巨大的比表面積和特別發(fā)達(dá)的微孔，通常活性炭的比表面積高達(dá)500-1700m2/g。活性炭的微孔體積約為0.15~0.9mL/g，表面積占總表面積的95%以上。
活性炭的吸附主要是物理吸附，但由于表面氧化物的存在，也會(huì)進(jìn)行一些化學(xué)選擇性吸附。活性炭是廢水處理中常用的吸附劑。
粒狀炭由于工藝簡(jiǎn)單，易于操作。國(guó)外使用的粒狀炭多為煤或殼無定形炭，國(guó)內(nèi)使用的多為柱狀煤炭。活性炭主要以氨分子形式吸附水中的氮，沒有選擇性，吸附能力有限，因此反硝化效率很低。
2、主動(dòng)碳纖維
活性炭纖維（ACF）是一種新型的吸附功能材料，它是由木質(zhì)素、纖維素、酚醛纖維、聚丙烯纖維、瀝青纖維等經(jīng)碳化活化制成的。
與活性炭相比，ACF具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)，更高的外表面積和比表面積以及多種官能團(tuán)，平均孔徑也更小。已廣泛應(yīng)用于廢水、廢氣處理、水凈化等領(lǐng)域。
纖維狀活性炭的微孔體積占總孔體積的90%左右，其微孔直徑大部分在1nm左右，沒有過多的孔和大孔。比表面積一般為600～1200m2/g，甚至可達(dá)3000m2/g。
活性炭纖維解吸再生速度快，時(shí)間短，性能不變，優(yōu)于活性炭。
ACF成品可制成氈、布、紙等形狀，在實(shí)際應(yīng)用中更靈活，操作更簡(jiǎn)單方便，并具有一定的強(qiáng)度和抗破壞性，克服了顆粒狀和粉狀活化的需要碳操作過程中形成的溝槽和定居點(diǎn)等問題。
與活性炭一樣，活性炭纖維在吸附上沒有選擇性，主要用于吸附有機(jī)污染物，而對(duì)氨氮的吸附能力有限。一般用于煉油廠廢水綜合處理。
3、沸石
沸石是一種廣泛分布和開采的天然廉價(jià)離子交換材料。天然產(chǎn)生的沸石種類很多，其中以斜發(fā)沸石和絲光沸石為主。
沸石是一種具有含水骨架結(jié)構(gòu)的多孔鋁硅酸鹽礦物。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。沸石具有開放的骨架結(jié)構(gòu)，晶腔體積約占總體積的40%～50%，孔徑多在1nm以下。
沸石比表面積大（400-800m2/g沸石），僅次于活性炭，可用作吸附劑、離子交換劑等。沸石優(yōu)先選擇極性、不飽和和易極化分子選擇性吸附，沸石具有耐酸、耐堿、熱穩(wěn)定性等性能，常用于工業(yè)廢水處理。
沸石具有很大的吸附能力和凈化效果。斜發(fā)沸石和絲光沸石的陽離子交換容量分別為223meq100g（毫當(dāng)量）和213meq100g。由于天然沸石含有雜質(zhì)，純度較高的沸石交換容量不超過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有很好的選擇性，因此可用于工程污水脫氨氮處理工藝，反硝化率可達(dá)90%～97%。工業(yè)沸石除氨裝置比較簡(jiǎn)單，一般為圓筒過濾器。
沸石再生的主要方法有使用NaOH或NaCl溶液的化學(xué)溶液再生和在500℃～600℃的高溫條件下將沸石中的NH4+轉(zhuǎn)化為NH3氣體的燃燒再生。
沸石經(jīng)過反復(fù)再生后，對(duì)NH4+的吸附和交換容量影響不大，但由于污水中Ca2+等陽離子的共存，沸石的交換容量會(huì)不可逆地降低。
4、腐植酸類吸附劑
腐植酸是一種帶負(fù)電荷的聚電解質(zhì)，是一種分子量很大的有機(jī)物質(zhì)。腐植酸可用于處理工業(yè)廢水，特別是重金屬?gòu)U水和放射性廢水，以去除離子。
腐植酸本身的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定了它對(duì)陽離子的吸附性能。腐植酸對(duì)陽離子的吸附，包括離子交換、整合、表面吸附、縮合等，既有化學(xué)吸附又有物理吸附。
用作吸附劑的腐植酸有兩種：一種是富含腐植酸的天然風(fēng)化煤、泥炭、褐煤等，直接用作吸附劑或經(jīng)過簡(jiǎn)單處理。另一種類型是用富含腐植酸的物質(zhì)用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┲圃旄菜峄鶚渲⑺鼈冊(cè)炝Ｒ杂糜诠軤罨蛩轿窖b置。
5、煤基吸附劑
活性炭是一種優(yōu)質(zhì)的吸附劑，但價(jià)格昂貴且難以再生，限制了它的使用。因此，開發(fā)和制造成本低廉替代品意義重大。褐煤、長(zhǎng)焰煤、無煙煤等具有較高的孔隙率和比表面積，制備煤基吸附劑前景廣闊。
煤基吸附劑具有去除廢水中金屬離子和揮發(fā)性酚類的作用，吸附能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，不需要再生。煤與濃硫酸或發(fā)煙硫酸反應(yīng)生成磺化煤，可用于處理廢水。吸附后用丙酮或乙酸乙酯和乙醇很容易脫附，可重復(fù)使用。