沸石的結(jié)構(gòu)特征和物化性質(zhì)決定了其具有較高的吸附和離子交換性能。目前,在污水處理領(lǐng)域,用沸石去除污染物質(zhì)氨氮和磷日益受到關(guān)注。將天然沸石進(jìn)行改性及處理并對(duì)粉體進(jìn)行造粒,不僅可以明顯提高氨氮和磷的去除效果,還利于吸附飽和后脫水,滿足實(shí)際污水處理應(yīng)用需要。將天然沸石粉體進(jìn)行復(fù)合改性,分別制備出酸-熱、堿-熱、鹽-熱和堿液預(yù)處理-鹽熱復(fù)合改性沸石粉體,并對(duì)其進(jìn)行吸附試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)堿液預(yù)處理-鹽熱復(fù)合改性后的沸石去除水中氨氮效果最好,在氫氧化鈉溶液濃度為1.0mol·L-1、氯化鈉溶液濃度為0.25 mol·L1-、焙燒溫度為300℃、焙燒時(shí)間為2h時(shí),氨氮去除率為95.9%,比天然沸石高41.4%。對(duì)該改性沸石在不同種類和濃度的鹽溶液中進(jìn)行負(fù)載處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在氯化鑭濃度為0.015mol·L-1、溶液pH值為9、焙燒溫度為250℃和焙燒時(shí)間2h時(shí),負(fù)載鑭后的沸石粉體除磷效果最佳,此時(shí)磷去除率為93.8%,比原沸石高91.9%。分別對(duì)堿液預(yù)處理-鹽熱復(fù)合改性及負(fù)載鑭沸石粉體、復(fù)合改性沸石粉體添加鋼渣骨架、復(fù)合改性沸石粉體添加活性炭三種情況進(jìn)行造粒試驗(yàn)研究。重點(diǎn)考查了粘結(jié)劑種類(蒙脫石、水玻璃和KD1)及用量、沸石粒級(jí)比例(或鋼渣、活性炭含量)、熱處理溫度和時(shí)間、形狀和粒徑對(duì)脫氮除磷效果和散失率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),三種沸石顆粒的最佳制備條件為：沸石粗粒級(jí)(-0.15+0.075mm)含量為40%,KD1添加量為4%,熱處理溫度3000℃,熱處理時(shí)間2h;鋼渣含量為20%,KD1添加量為4%,熱處理溫度200℃,熱處理時(shí)間2h：負(fù)載鐵活性炭含量為20%,KD1添加量為6%,熱處理溫度300℃,熱處理時(shí)間1.5h,外形尺寸均為φ1.5mm×2.5mm短柱狀顆粒。此時(shí),三種沸石顆粒對(duì)水中氨氮、磷去除率以及散失率分別為86.1%、87.3%、0；69.2%、79.8%、0：71.2%、66.8%、0。分別對(duì)三種顆粒的用量、吸附時(shí)間、振蕩頻率、溶液pH值、加入雜質(zhì)離子進(jìn)行吸附性能試驗(yàn)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),三種不同的沸石顆粒在添加量3.0g·L-1、吸附時(shí)間2h、振蕩頻率150r·min-1、溶液pH值為6-7時(shí)均可取得較好的脫氮除磷效果。對(duì)三種沸石顆粒進(jìn)行實(shí)際城市污水二級(jí)出水處理,處理后的氨氮和磷含量符合地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)-V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。吸附特性研究表明,氨氮和磷吸附過程符合Langmuir方程,準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程能較好描述氨氮和磷的吸附過程,吸附過程以液膜擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散共同控制,并且該過程為吸熱過程,溫度升高,吸附量增加。沸石人工顆粒去除污水中氨氮的機(jī)理主要是離子交換、絡(luò)合反應(yīng)和吸附,除磷機(jī)理主要是沸石顆粒中負(fù)載的鑭、鋼渣中的陽(yáng)離子、活性炭負(fù)載的鐵與磷酸鹽的絡(luò)合和吸附作用。
【學(xué)位單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

本試驗(yàn)采用的沸石化學(xué)成分見表３－３，主要物理性質(zhì)見表３－４，其中Ｐ表逡逑示密度、ＳＡ表示比表面積、ＣＥＣ表示陽(yáng)離子交換容量、＾＾ｇ表示孔體積，Ｘ逡逑射線衍射圖見圖３－２。經(jīng)檢測(cè)，沸石種類主要為斜發(fā)沸石，另外有少量的絲逡逑光沸石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)位于７０％－８０％之間。除了沸石外，其他礦物有石英、長(zhǎng)石逡逑和綠泥石等。經(jīng)碎磨、篩分及多次提純，選�。埃埃罚担保保保保保焙停埃保担埃ǎ蓿担保保保保保眱慑义蟼�(gè)粒級(jí)產(chǎn)品作為初始試驗(yàn)樣品。逡逑－１９－逡逑

逡逑（１）化Ｍ分析逡逑對(duì)堿－熱改性沸石進(jìn)行了表面形貌分析，ＳＥＭ圖見圖４－９。逡逑原巧石逡逑氯氧化巧－熱改性沸石逡逑氯氧化巧－熱改性沸石逡逑圖４－９各種沸石ＳＥＭ圖逡逑結(jié)果發(fā)現(xiàn)，天然沸石經(jīng)堿－熱改性后，表面粗糕不平，淲片狀特征消失，逡逑－３１邋－逡逑

圖４－１９各種沸石ＳＥＭ圖逡逑經(jīng)鹽－熱改性后的沸石表面明顯與酸－熱和堿－熱改性后的特征不同

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