幾種常見的氨氮吸附法

吸附脫氨氮概述
國內(nèi)外在廢水吸附脫氮處理方面進行了大量研究，提出了多種可行的工藝。重點是吸附機理、吸附劑性能比較和再生方法的研究。沸石、粉煤灰、膨潤土等研究較多。
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。
在廢水處理實踐中，有多種廢水經(jīng)過二級處理后仍達不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要對二級出水進行進一步深度處理。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。活性炭可以從動植物、煤炭、石油、紙漿廢液、廢合成樹脂等有機殘渣等中獲得，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)達的微孔，通常活性炭的比表面積高達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，也會進行一些化學(xué)選擇性吸附。活性炭是廢水處理中常用的吸附劑。
粒狀炭由于工藝簡單，易于操作。國外使用的粒狀炭多為煤或殼無定形炭，國內(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，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3000m2/g。
活性炭纖維解吸再生速度快，時間短，性能不變，優(yōu)于活性炭。
ACF成品可制成氈、布、紙等形狀，在實際應(yīng)用中更靈活，操作更簡單方便，并具有一定的強度和抗破壞性，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，主要用于吸附有機污染物，而對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90%～97%。工業(yè)沸石除氨裝置比較簡單，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，沸石的交換容量會不可逆地降低。
4、腐植酸類吸附劑
腐植酸是一種帶負電荷的聚電解質(zhì)，是一種分子量很大的有機物質(zhì)。腐植酸可用于處理工業(yè)廢水，特別是重金屬廢水和放射性廢水，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、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，價格便宜，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。