1.2.2沸石的特性 阳离子交换,由于分子筛骨架中含有大量的硅或硅氧四而体,其骨架为负电荷,因而在其孔内必然有大量的金属阳离子,以平衡其骨架电荷
1.2.2沸石的特性
阳离子交换,由于分子筛骨架中含有大量的硅或硅氧四而体,其骨架为负电荷,因而在其孔内必然有大量的金属阳离子,以平衡其骨架电荷。这些阳离子位于骨架外,是进行离子交换的离子。
高效吸附性,沸石因硅或硅氧四而体连接方式小同,在结构中便形成很多内表面很大的孔穴和孔道,表而积很大。山于沸石孔穴的直径为0. 6-1. 5nm,孔道直径为0. 3-lnm,而废水中悬浮微粒最大自径为1. 27nm。沸石因为有色散力和静电力的共同作用,故其对废水中有机物具有强大的吸附效应。
催化性,吸附质能否被吸附是山沸石内部的孔穴通道大小决定的。那些分子自径小于通道自径的吸附质能通过通道进入笼内内被吸附。所以沸石具有催化择形性。
1.3沸石改性的方法
由于产生的过量负电荷,需要由阳离子来中和,因此沸石内部通道和空隙中存在可交换的阳离子,且与沸石骨架联系较弱。天然沸石孔径一般在0.4nm左右,大于这个孔径的分子和离子将不能进入。氨的离子半径为0.286nm,可以进入沸石的内部孔道进行离子交换,因此天然沸石对氨氮有较强的选择吸附性。但是天然沸石形成时由于受外界环境条件的影响,孔道不够均匀且相互连通的程度也较差,孔道因含杂质而阻塞,并且水中的磷主要以磷酸盐的形式存在,沸石硅铝结构带负电荷,对磷酸盐的吸附性差。故此为提高天然沸石的吸附、离子交换等性能,必须对天然沸石进行改性处理。针对去除氮和磷,沸石改性的方法主要有:热改性、酸改性、碱改性、盐改性、稀土改性,。
2试验部分
2.1试验原料、仪器与试剂
沸石:选用河南巩义产天然斜发沸石,粒径为0.5-1mm,主要化学成分见表2。
主要仪器:AA3型连续流动分析仪,UV2450紫外分光光度计,ME104E电子天平,蒸汽消解炉,各规格移液枪、试剂瓶、比色管、容量瓶等。
主要试剂:氯化钠溶液,氯化铁溶液,氯化铵,柠檬酸钠,水杨酸钠,硝普钠,氢氧化钠,氢氧化钠,次氯酸钠,过硫酸钾,抗坏血酸,钼酸铵,酒石酸锑钾,磷酸二氢钾,均为分析纯。实验水均为去离子水。
2.2试验方法
2.2.1改性沸石的制备
用100mlCl-浓度为0.25mol/L、0.5mol/L、0.75mol/L、1mol/L、2mol/L氯化钠和氯化铁溶液浸渍10g天然沸石,分别浸渍2h、6h、12h和24h。反应结束后,用蒸馏水反复冲洗,将其放入烘箱,在105℃条件下(约2h)充分烘干,置于密封中备用。
2.2.2吸附试验及流程
取洗净烘干好的天然沸石,称取2.0g改性沸石,分别加入到盛有100ml,10mg/L氨氮标准溶液和5mg/L总磷标准溶液的锥形瓶中,静置24h后去取上清液进行分析化验,采用水杨酸分光光度法测定氨氮,采用钼酸铵分光光度法总磷浓度。
2.2.3氨氮测定
模拟废水配制:用电子天平称取3.8190g氯化铵(NH4Cl,优纯级,在100-105℃干燥2h),溶于去离子水中,移入1000ml容量瓶中,稀释至标线。此溶液可稳定1个月。实验中用到的不同浓度的氨氮废水均由此标准储备液加去离子水稀释而成。
氨氮分析采用连续流动分析—水杨酸分光光度法(HJ665-2013)。具体步骤见:1、检查,打开连续流动分析仪所有开关并检查。2、联机,打开AACE软件,单击“charting”进行联机。3、方法设置,新建“New Analysis”文件并运行,等待基线稳定。4、设增益,关注基线稳定及最高点时间点,进行相应的设置。5、运行,流动分析仪自动进样分析。6、反冲洗,运行结束后清洁所有管路(约20min)。
经试验测得氨氮标准曲线为y=0.9993x+0.0028,R2=0.993,标准曲线见图2.