吸附法處理水中低濃度氨氮的研究進(jìn)展

吸附法處理水中低濃度氨氮的研究進(jìn)展

隨著工農(nóng)業(yè)等行業(yè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，廢水中含有氮的廢水顯著增加，給環(huán)境帶來了巨大的困難。水中的氨氮可以在一定條件下轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽,如果長期飲用,其中的亞硝酸鹽將和蛋白質(zhì)結(jié)合形成一種強致癌物質(zhì)———亞硝胺目前,低濃度氨氮的去除方法主要有生物法、化學(xué)沉淀法、折點加氯法、選擇性離子交換和吸附法等。生物法本文就單一吸附劑、復(fù)合吸附材料以及吸附與其他方法聯(lián)用幾種形式對低濃度氨氮水的處理情況,并結(jié)合近年來國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展作出綜合性闡述。1非離子態(tài)氨的物理化學(xué)吸附技術(shù)吸附法除氨是較為傳統(tǒng)的水處理方法,包括離子態(tài)氨的離子交換吸附和非離子態(tài)氨的物理化學(xué)吸附。吸附首要的是選擇吸附性能良好并且成本低廉的吸附材料。材質(zhì)不同對于水中氨氮的處理效果不同。目前常用的吸附材料包括沸石、樹脂、生物炭、膨潤土、粉煤灰等。1.1沸石對氨氮的等溫吸附機理沸石由硅氧四面體和鋁氧四面體組成,是一種含水堿金屬鋁硅酸礦物質(zhì),成分以鈣、鈉為主。沸石種類多樣,均為架狀結(jié)構(gòu),晶體間形成大量的孔道,為分子篩的一種。沸石對氨氮的吸附機理分為物理吸附和離子交換吸附。一方面,晶體孔道的大小可以對分子進(jìn)行選擇性吸附,自動排除大分子物質(zhì);另一方面,沸石可借助水的滲透作用,Na胡細(xì)全等田琳等江樂勇等王愛民等1.2樹脂離子交換樹脂是帶有可交換離子活性基團(tuán)的高分子化合物。分子式為C張青梅等吸附過程中,其他物質(zhì)對氨氮的吸附也會產(chǎn)生一定影響。趙飛等1.3不同碳的制備在低氧環(huán)境中,通過高溫處理方式將生物質(zhì)固體廢物碳化得到的即為生物炭。其碳含量尤為豐富,幾乎為純碳,微孔數(shù)量多,比表面積大,吸附能力強,可通過物理和化學(xué)方法來制取。因生物炭原材料廣,竹炭、稻殼、沼渣、牛糞等均可,經(jīng)濟(jì)實用,目前國內(nèi)外利用生物炭作為吸附材料應(yīng)用廣泛。張愛莉和王祝來等李飛躍等因各生物質(zhì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的固體物沼渣中碳素含量豐富,鄭楊清等馬峰峰等另外,有文獻(xiàn)1.4膨潤土層間陽離子的控制膨潤土黏土礦以蒙脫石為主,硬度1~2,密度2~3g/cm考慮到天然膨潤土的吸附性能不明顯,王高鋒等因膨潤土層間作用力弱,通過引入半徑大、價電低的陽離子進(jìn)入層間,使得層間陽離子可交換性增強,達(dá)到吸附目的。陳巖等另外,通過煅燒處理的熱改性1.5廢棄物作復(fù)配體系我國能源結(jié)構(gòu)目前仍以煤炭為主,隨著冶煉化工和電力生產(chǎn)等工業(yè)的不斷發(fā)展,煤炭高溫燃燒形成大量固體細(xì)灰。近年來排放量逐漸增大,若處理不好容易揚塵,影響大氣環(huán)境,進(jìn)而對水體環(huán)境也造成一定不利影響?？紤]到其孔隙率高達(dá)50%~80%,表面有很多硅鋁等活性位點,具有較大比表面積和強吸水性,現(xiàn)如今被應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及環(huán)保領(lǐng)域,實現(xiàn)廢物資源化綜合利用。Cheng等巫楊等原生態(tài)粉煤灰吸附容量較低,因此存在大量改性研究。在考察Na2復(fù)合使用與協(xié)同作用在單一使用效果良好的基礎(chǔ)上,很多學(xué)者將這些吸附材料加以聯(lián)合,制成復(fù)合吸附劑,探討復(fù)合使用是否會產(chǎn)生協(xié)同作用,以期獲得更加經(jīng)濟(jì)實用的吸附劑。段寧等Fe陸蓓蓓等3生物活性微生物固定化技術(shù)因去除污染物質(zhì)效率高、效果穩(wěn)定、操作管理簡便等優(yōu)勢而廣受關(guān)注,大量研究成果被應(yīng)用于污染廢水等環(huán)境治理方面。固定化微生物技術(shù)是其中的一種,指利用物理化學(xué)方法將活性微生物聚集于一定的狹小空間內(nèi),使得微生物濃度增大,以提高生物活性除固定化方法外,吸附法還與混凝、MBR、生物濾池等工藝相結(jié)合,聯(lián)合處理污染水體。胡婧逸等4低濃度氨氮廢水凈化工業(yè)生產(chǎn)乃至生活污水中氨氮殘留量超標(biāo)嚴(yán)重,在經(jīng)過前期處理后得到的低濃度氨氮對人類仍然有著不容忽視的負(fù)面影響,近年來人們針對含氨氮水的重視程度也越來越高,相關(guān)處理技術(shù)也得到迅速發(fā)展。吸附法在各處理方法中具備一定優(yōu)勢,對處理廢水效果較好。但在高濃度下,由于吸附劑吸附容量有限、再生效率不高等特點,達(dá)不到預(yù)期處理效果。因此吸附法更適合于處理中低濃度的氨氮廢水。研制出新型的高效低成本的吸附劑在該方法中則顯得至關(guān)重要。沸石和樹脂吸附率高,價格也偏高,而且沸石的交換能力易受廢水中共存陽離子影響;生物炭原料廉價易得,但吸附量受限;膨潤土在適宜的粒徑及適宜濃度溶液中吸附性能強;粉煤灰處理氨氮效果好,但處理不當(dāng)容易引發(fā)二次污染等問題。為了更好解決氨氮污染問題,采用吸附與各方法聯(lián)用逐漸成為熱點。而對于不同氨氮廢水需采取適宜的聯(lián)用技術(shù),以達(dá)到理想處理