吸附法處理水中低濃度氨氮的研究進展

吸附法處理水中低濃度氨氮的研究進展

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、價電低的陽離子進入層間,使得層間陽離子可交換性增強,達到吸附目的。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,進而對水體環(huán)境也造成一定不利影響?？紤]到其孔隙率高達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嚴重,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),以達到理想處理