利用鈣型斜發(fā)沸石處理氨氮廢水

1、利用鈣型斜發(fā)沸石處理氨氮廢水謝英惠,袁俊生,紀(jì)志永(河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,天津300130摘要:介紹了用鈣型斜發(fā)沸石處理氨氮廢水的方法,研究了鈣型斜發(fā)沸石對氨氮廢水的吸附性能、洗脫蒸氨曲線和斜發(fā)沸石在氫氧化鈣溶液中的損失。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鈣型斜發(fā)沸石對銨離子具有很高的選擇性和離子交換能力?？砷L期在氫氧化鈣溶液中使用。該方法具有投資低、高效、節(jié)能、操作穩(wěn)定等特點(diǎn)。在處理廢水的同時(shí)又可回收氨,可創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。具有較好的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:鈣型斜發(fā)沸石;氨氮廢水;離子交換中圖分類號:X703文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1002-1264(200306-0073-02R emoval of NH4-N

2、W aste w ater by C a2+-ClinoptiloliteXIE Y ing2hui,Y UAN Jun2sheng,J I Zhi2y ong(School of Chemical Engineering,Hebei University of T echnology,T ianjin300130,China Abstract:The rem oval of amm onia from wastewater by Ca2+-clinoptilolite is introduced togather with s ome discus2 sion of the capacity

3、 of abs orption of Ca2+-clinoptilolite in the NH3-N wastewater,the is otherm of elution process and the Ca2+-clinoptilolites lose in the s olution of Ca(OH2.The experimental results show that Ca2+-clinoptilolite has very high alternative and ion exchange ability to the amm onium ion.It can use in th

4、e s olution of calcium hydroxide for a long time.The process has the characteristics of low investment,high-efficiency,energy -conservation and operating steadily,etc.,which can als o recover amm onia while treating wastewater.S o using this method can create economic benefits and has better value i

5、n the realities.K ey w ords:Ca2+2clinoptilolite;NH4-N wastewater;ion exchange氨氮廢水是由氮肥廠和純堿廠等企業(yè)所排放的工業(yè)污水。由于我國此類化工廠數(shù)量龐大,造成的污染問題十分嚴(yán)重。目前國內(nèi)外處理氨氮廢水較成熟的方法是A/O法,但該方法的缺點(diǎn)是投資大、操作較復(fù)雜、操作費(fèi)用高。用天然斜發(fā)沸石處理氨氮廢水是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法1,具有投資低、操作穩(wěn)定等特點(diǎn),該方法不僅可以凈化污水,而且可以回收氨氮,變廢為寶。用斜發(fā)沸石處理氨氮廢水的傳統(tǒng)方法是用鈉型沸石吸附氨氮1,用氯化鈉溶液洗脫,操作較復(fù)雜、能耗高。本實(shí)驗(yàn)研究利用鈣型斜發(fā)沸石

6、去除廢水中的氨氮,以氫氧化鈣作洗脫再生劑,該方法不需蒸氨裝置,洗脫和再生在沸石柱內(nèi)同時(shí)進(jìn)行,從而大大降低了廢水處理的費(fèi)用。1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)原料與試劑原料:氨氮廢水(取自化肥廠和純堿廠、天然斜發(fā)沸石(產(chǎn)自內(nèi)蒙古、氯化鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣。試劑:納氏試劑(二氯化汞-碘化鉀-氫氧化鉀、酒石酸鉀鈉(K NaC4H6O64H2O、銨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液、10%硫酸鋅溶液、25%氫氧化鈉溶液、0.35%硫代硫酸鈉溶液、淀粉-碘化鉀試紙。1.2實(shí)驗(yàn)裝置及分析儀器試驗(yàn)裝置見圖1 。1.廢水罐2.恒溫槽3.吸后廢水罐4.離子交換柱圖1離子交換裝置圖沸石交換柱(30×2600,兩根;PD家用增壓泵(一臺(tái);MP-

7、30RZ磁力泵(一臺(tái);CS501型37第16卷6期2003年12月城市環(huán)境與城市生態(tài)URBAN E NVIRONME NT&URBAN ECO LOGYV ol16,N o.6Dec.2003基金項(xiàng)目:河北省科技攻關(guān)項(xiàng)目(01276719D收稿日期:2003-03-13超級恒溫槽(一臺(tái);分析儀器:722型分光光度計(jì)(一臺(tái);電熱鼓風(fēng)干燥箱(天津產(chǎn)(一臺(tái);比色管(12個(gè)及相配套的比色架移液管、容量瓶等。1.3實(shí)驗(yàn)方法將廢水通入沸石交換柱,其中氨氮被沸石吸附并進(jìn)行離子交換生成銨型沸石,流出的達(dá)標(biāo)水可直接排放。沸石柱中的銨型沸石用氫氧化鈣洗脫,使銨型沸石再生為鈣型沸石和NH 3、H 2O ,氨

8、經(jīng)通入沸石柱夾套中的加熱介質(zhì)加熱蒸出,得副產(chǎn)品氨氣,蒸出的氨用鹽酸進(jìn)行吸收得氯化銨溶液而回收。再生為鈣型沸石的沸石柱進(jìn)行下一循環(huán)而反復(fù)使用。以Z 表示沸石硅鋁酸鹽骨架,CaZ 表示鈣型沸石,NH 4Z 表示銨型沸石。處理過程如下:(1吸附:將廢水通入鈣型沸石CaZ ,廢水中的NH 4+被吸附并與Ca 2+進(jìn)行離子交換,沸石中的Ca2+進(jìn)入溶液中,CaZ 形成NH 4Z 。NH 4+(廢水+CaZ 吸后廢水(達(dá)標(biāo)水+NH 4Z(2再生及蒸氨:用氫氧化鈣將NH 4Z 上的NH 4+洗脫下來NH 4Z 再生為CaZ ,同時(shí)NH 3H 2O 受熱后分解得NH 3及H 2O 。NH 4Z +Ca (OH

9、 2CaZ +NH 4OHNH 4OHNH 3+H 2O2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論2.1鈣型沸石氨氮廢水氨氮吸附性試驗(yàn)用pH 值為57,氨氮濃度為250mg/L 的廢水,以70m L/min 的流速,通入鈣型沸石柱,進(jìn)行氨氮吸附試驗(yàn)2,3,試驗(yàn)結(jié)果見圖2 。圖2鈣型沸石對氨氮吸附曲線試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)截取吸后廢水30L 時(shí),平均氨氮濃度為24.18mg/L ,達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的工業(yè)廢水氨氮含量小于25mg/L 的要求。2.2洗脫試驗(yàn)由鈣型沸石吸附試驗(yàn)計(jì)算出沸石吸附氨氮總量,在沸石柱內(nèi)通入氫氧化鈣溶液后,加熱至100110,進(jìn)行洗脫蒸氨試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見圖3 。圖3洗脫蒸氨曲線圖3中,蒸氨總量為16g ,

10、洗脫率達(dá)96.4%,因此該工藝時(shí)間短,洗脫效率高,可節(jié)約能量及提高生產(chǎn)效率。2.3沸石壽命實(shí)驗(yàn)為檢驗(yàn)沸石由于氫氧化鈣處理的損失情況,進(jìn)行了沸石的壽命試驗(yàn),試驗(yàn)方法:將10g 沸石加入40g/L 的Ca (OH 2溶液中,于100120之間進(jìn)行煮沸,每3h 取樣,然后進(jìn)行烘干稱重。試驗(yàn)結(jié)果表明,開始沸石質(zhì)量略有下降,隨著時(shí)間的延長,沸石質(zhì)量逐漸趨于穩(wěn)定,說明Ca (OH 2溶液對沸石的影響不大。3結(jié)論3.1采用無機(jī)離子交換法,利用鈣型斜發(fā)沸石處理氨氮廢水是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法,處理后廢水氨氮含量小于25mg/L ,達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。3.2氨氮廢水處理工藝簡捷、可靠、能耗低、投資少,在處理廢水的同時(shí)又可回收氨,可創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。3.3該工藝與其他處理氨氮廢水的生產(chǎn)工藝相比,具有高效、節(jié)能、低成本等顯著優(yōu)勢。從而為全國的氮肥和純堿以及相關(guān)行業(yè)的氨氮廢水處理,保護(hù)自然環(huán)境,提供一條可靠的技術(shù)途徑。3.4鈣型斜發(fā)沸石對銨離子有很高的選擇性和較好的離子交換能力,為該工藝的推廣利用提供了理論基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1張銓昌,楊華蕊,韓成.天然沸石離子交換性能及其應(yīng)用M.北京:科學(xué)出版社,1