天然沸石结构对合成分子筛吸附脱氮性能影响

武旭源,郑晓英,郝瑞霞,王鸿博,孙 彤,李嘉雯,李 鹏 (北京工业大学,北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室,北京 100124)

污水深度脱氮除磷是城市污水资源化回用和水环境污染控制的重要措施[1-2].传统生物处理工艺以去除有机物为主[3],生物脱氮存在额外投加碳源、工艺技术复杂等问题.吸附法是一种适用于处理低浓度污染物的方法,具有处理效率高、出水水质稳定等优势,可用于污水厂尾水深度处理[4-7].天然沸石具有丰富的孔道和阳离子交换吸附性能,对 NH4+有一定的选择吸附性[8].但由于其矿物杂质含量高、结构孔道不均匀,导致吸附容量偏小,在工程应用中受到限制.目前针对天然沸石的改性调控研究亦未从根本上解决材料组成与结构方面的缺陷,吸附性能仍不理想[9-12].

近年来,以天然沸石为原料人工合成分子筛成为解决这一问题的有效方法[13].分子筛与天然沸石的基本结构单元相同,均为硅(铝)氧四面体,其分子骨架中的部分硅氧四面体的硅原子经铝原子取代后形成带负电荷的铝氧四面体,并与阳离子结合达到电中性[14-15].分子筛的结构规整、孔道均一,杂质含量低,是铵离子优良的吸附剂[16].目前,天然沸石人工合成分子筛的常用工艺为碱溶-水热合成法,可在常压、100℃以内完成硅铝酸盐凝胶的形成和晶化反应[17],具有工艺操作简便、技术成熟、容易实现工业化等优点[18].但对比相关文献研究结果发现,不同来源的沸石原料采用该……