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,紀志永(河北工業(yè)大學化工學院,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。實驗結果表明: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。在處理廢水的同時又可回收氨,可創(chuàng)造一定的經濟效益。具有較好的應用價值。關鍵詞:鈣型斜發(fā)沸石;氨氮廢水;離子交換中圖分類號:X703文獻標識碼: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量龐大,造成的污染問題十分嚴重。目前國內外處理氨氮廢水較成熟的方法是A/O法,但該方法的缺點是投資大、操作較復雜、操作費用高。用天然斜發(fā)沸石處理氨氮廢水是一種經濟有效的方法1,具有投資低、操作穩(wěn)定等特點,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,操作較復雜、能耗高。本實驗研究利用鈣型斜發(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同時進行,從而大大降低了廢水處理的費用。1實驗1.1實驗原料與試劑原料:氨氮廢水(取自化肥廠和純堿廠、天然斜發(fā)沸石(產自內蒙古、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、銨氮標準溶液、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實驗裝置及分析儀器試驗裝置見圖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;MP-

7、30RZ磁力泵(一臺;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基金項目:河北省科技攻關項目(01276719D收稿日期:2003-03-13超級恒溫槽(一臺;分析儀器:722型分光光度計(一臺;電熱鼓風干燥箱(天津產(一臺;比色管(12個及相配套的比色架移液管、容量瓶等。1.3實驗方法將廢水通入沸石交換柱,其中氨氮被沸石吸附并進行離子交換生成銨型沸石,流出的達標水可直接排放。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、經通入沸石柱夾套中的加熱介質加熱蒸出,得副產品氨氣,蒸出的氨用鹽酸進行吸收得氯化銨溶液而回收。再生為鈣型沸石的沸石柱進行下一循環(huán)而反復使用。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+進行離子交換,沸石中的Ca2+進入溶液中,CaZ 形成NH 4Z 。NH 4+(廢水+CaZ 吸后廢水(達標水+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實驗結果及討論2.1鈣型沸石氨氮廢水氨氮吸附性試驗用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,進行氨氮吸附試驗2,3,試驗結果見圖2 。圖2鈣型沸石對氨氮吸附曲線試驗結果表明,當截取吸后廢水30L 時,平均氨氮濃度為24.18mg/L ,達到國家環(huán)保標準要求的工業(yè)廢水氨氮含量小于25mg/L 的要求。2.2洗脫試驗由鈣型沸石吸附試驗計算出沸石吸附氨氮總量,在沸石柱內通入氫氧化鈣溶液后,加熱至100110,進行洗脫蒸氨試驗,試驗結果見圖3 。圖3洗脫蒸氨曲線圖3中,蒸氨總量為16g ,

10、洗脫率達96.4%,因此該工藝時間短,洗脫效率高,可節(jié)約能量及提高生產效率。2.3沸石壽命實驗為檢驗沸石由于氫氧化鈣處理的損失情況,進行了沸石的壽命試驗,試驗方法:將10g 沸石加入40g/L 的Ca (OH 2溶液中,于100120之間進行煮沸,每3h 取樣,然后進行烘干稱重。試驗結果表明,開始沸石質量略有下降,隨著時間的延長,沸石質量逐漸趨于穩(wěn)定,說明Ca (OH 2溶液對沸石的影響不大。3結論3.1采用無機離子交換法,利用鈣型斜發(fā)沸石處理氨氮廢水是一種經濟、實用的方法,處理后廢水氨氮含量小于25mg/L ,達到國家排放標準。3.2氨氮廢水處理工藝簡捷、可靠、能耗低、投資少,在處理廢水的同時又可回收氨,可創(chuàng)造一定的經濟效益。3.3該工藝與其他處理氨氮廢水的生產工藝相比,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行業(yè)的氨氮廢水處理,保護自然環(huán)境,提供一條可靠的技術途徑。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。參考文獻1張銓昌,楊華蕊,韓成.天然沸石離子交換性能及其應用M.北京:科學出版社,1