法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料的制備及其BAF脫氮特性研究

法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料的制備及其BAF脫氮特性研究

摘要：

氮污染是當(dāng)今水環(huán)境中的一個(gè)主要問題，對(duì)于氮的高效去除已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。本研究以法桐樹皮和沸石為原材料，通過物理混合和熱解-煅燒-浸漬的方法制備了一種新型多孔碳-沸石復(fù)合填料。利用SEM、XRD、FTIR、BET等分析技術(shù)對(duì)制備材料進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備材料具有多孔結(jié)構(gòu)，以及較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。此外，通過批式吸附實(shí)驗(yàn)和模擬填料緩沖池脫氮實(shí)驗(yàn)研究了該填料在水中的脫氮性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料對(duì)硝酸鹽和銨離子有較好的吸附能力，并且在水處理中可以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的脫氮。

1.引言

氮污染嚴(yán)重影響了水體的生態(tài)系統(tǒng)和人類健康，因此高效去除水中的氮成為當(dāng)代環(huán)境科學(xué)研究的重要課題。生物濾池（BiologicalAeratedFilter，BAF）是一種常用的廢水處理技術(shù)，在脫氮方面具有較好的效果。為了進(jìn)一步提高BAF對(duì)氮的去除效率，研究人員開始探索新型的填料材料。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1材料制備

本實(shí)驗(yàn)采用法桐樹皮和沸石作為原材料，通過物理混合和熱解-煅燒-浸漬的方法制備了法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料。首先，將法桐樹皮和沸石按一定比例物理混合，并進(jìn)行熱解處理，制得碳-沸石復(fù)合物。然后，將碳-沸石復(fù)合物進(jìn)行煅燒，提高其熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。最后，利用浸漬法將復(fù)合物浸漬入法桐樹皮中，制備多孔碳-沸石復(fù)合填料。

2.2材料表征

通過SEM觀察材料的表面形貌，結(jié)果顯示制備的多孔碳-沸石復(fù)合填料具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)；XRD分析表明，填料中的沸石晶體結(jié)構(gòu)沒有明顯的改變；FTIR分析顯示，碳和沸石之間有較好的結(jié)合關(guān)系。

3.結(jié)果與討論

3.1吸附實(shí)驗(yàn)

將制備的法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料與硝酸鹽、銨離子溶液進(jìn)行批式吸附實(shí)驗(yàn)，吸附后的溶液經(jīng)過濾后測(cè)定其濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，填料對(duì)硝酸鹽和銨離子有較好的吸附能力，隨著填料用量的增加，吸附效果逐漸增強(qiáng)。

3.2模擬脫氮實(shí)驗(yàn)

將制備的填料裝置在模擬BAF的填料緩沖池中，以模擬真實(shí)的廢水處理過程。將負(fù)載了填料的緩沖池通入含有大量氨氮和硝酸鹽的廢水，通過不同的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行脫氮實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，在適宜的實(shí)驗(yàn)條件下，法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料能夠穩(wěn)定地將廢水中的氨氮和硝酸鹽去除，去除率可達(dá)90%以上。

4.結(jié)論

本研究成功制備了一種法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料，并對(duì)其進(jìn)行了表征和脫氮性能研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料具有良好的吸附能力和脫氮性能，可望成為一種高效的水處理填料。此外，本研究的方法和結(jié)果對(duì)于開發(fā)新型多孔碳-沸石復(fù)合填料具有一定的指導(dǎo)意義通過對(duì)制備的法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料的表征和脫氮性能研究，發(fā)現(xiàn)該填料具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，沸石晶體結(jié)構(gòu)沒有明顯改變，并且碳和沸石之間有較好的結(jié)合關(guān)系。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，填料對(duì)硝酸鹽和銨離子有較好的吸附能力，并隨著填料用量的增加，吸附效果逐漸增強(qiáng)。模擬脫氮實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在適宜的實(shí)驗(yàn)條件下，填料能夠穩(wěn)定地將廢水中的氨氮和硝酸鹽去除，去除率可達(dá)90%以上。因此，法桐