改性天然斜发沸石去除氨氮的工艺

氨氮污染对环境和生态系统的重大影响使水处理领域氨氮污染的去除一直是人们关注的重点。为了更有效地去除污水中的氨氮污染,研究采用酸、碱、盐及热处理等方法对海林斜发沸石改性,并进行沸石的形貌分析和吸附容量的测定,研究了天然及改性后的斜发沸石对污水中氨氮的吸附效果。试验结果表明,4种改性处理均会对斜发沸石的交换性能产生影响,其中盐改性的效果最好,且更容易实际操作,改性后的斜发沸石仍符合Lagmuir型平衡关系式。根据钠、钾、钙3种盐的离子交换等温线可知,三者对NH^(+)_(4)的交换等温线均为d型曲线,三者选择性交换能力钠沸石>钙沸石>钾沸石。斜发沸石可有效再生,且经过盐处理改性后的斜发沸石能够更有效地吸附污水中的氨氮。

不同改性方法对天然斜发沸石组成结构及气体吸附性的影响研究

天然斜发沸石是储量最大且最具工业利用价值的天然沸石之一,然而受自身组成结构的限制,其吸附性能和环境应用效果欠佳,大规模应用进程迟缓。尽管通过对天然斜发沸石进行改性处理可在一定程度上解决上述问题,但目前关于不同改性方法对其组成结构及吸附性能的影响差异尚不完全明确,缺乏系统的对比研究。以河北承德围场地区天然斜发沸石为研究对象,考察并对比酸、碱、水热和热处理对其组成结构以及水蒸气、甲醛和甲苯气体吸附性的影响。结果表明:几种改性方法对天然斜发沸石的组成结构和气体吸附性的影响程度存在较大差异。酸、碱处理使得斜发沸石的结晶度有所降低,400℃热处理可破坏斜发沸石的晶体结构,水热处理使得天然斜发沸石转变为方沸石和P型沸石。天然沸石样品的比表面积和硅铝比分别为13 m^(2)/g和5.2,对水蒸气、甲醛和甲苯气体的吸附量分别为7.5 mg/g、8.5 mg/g和7.5 mg/g;而酸、碱、水热和热处理后沸石样品的比表面积分别为147 m^(2)/g、30 m^(2)/g、27 m^(2)/g和11 m^(2)/g,硅铝比分别为14.9、4.8、3.2和5.2,对水蒸气的吸附量分别为16.5 mg/g、8.0 mg/g、15.0 mg/g和8.5 mg/g,对甲醛的吸附量分别为27.0 mg/g、14.5 mg/g、9.0 mg/g和7.5 mg/g,对甲苯的吸附量分别为26.0 mg/g、8.5 mg/g、6.5 mg/g和5.0 mg/g。不同改性沸石气体吸附性能的差异与其比表面积和孔体积、硅铝比等特征密切相关。酸处理沸石具有相对更高的比表面积和孔体积,表现出优异的气体吸附性能。该研究对于天然斜发沸石的高效利用具有一定促进作用。

改性斜发沸石吸附矿井水中氟离子的研究

氟化物含量超标已成为限制矿井水利用的巨大挑战之一,研究了天然斜发沸石及H_(2)SO_(4)改性、Al_(2)(SO_(4))_(3)改性、NaOH溶液预处理后Al_(2)(SO_(4))_(3)改性、FeCl_(3)改性沸石对矿井水氟离子的吸附效果。结果表明,与天然斜发沸石相比,NaOH溶液预处理后Al_(2)(SO_(4))_(3)改性沸石MZ、FeCl_(3)改性沸石FZ对矿井水中氟离子的去除率提高了10.2倍和11.7倍,MZ及FZ的对氟离子的吸附符合Lagergren准二级动力学方程,理论平衡吸附容量分别达到0.428 mg/g及0.508 mg/g。改性沸石MZ及FZ对矿井水中氟离子去除率可达80%以上,为低浓度含氟矿井水的大规模低成本处理提供了科学依据。

几种天然斜发沸石矿的组成结构及性质对比研究

我国天然斜发沸石矿分布较广且储量丰富,具有巨大的开发利用价值。但由于成矿条件的差异,不同产地甚至同一产地不同区块天然斜发沸石的组成结构及诸多性质存在一定的差异,使其实际应用受到影响。因此,开展天然斜发沸石矿组成结构及性质的对比研究很有必要。选取河北一处(Z1)和辽宁两处(Z2和Z3)天然斜发沸石矿,研究并对比其组成、结构、pH值、阳离子交换容量以及重金属离子、水蒸气和甲醛的吸附效果。结果表明:三种天然沸石矿主要由斜发沸石、石英及少量方解石等矿物组成,含有SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、K_(2)O、Na_(2)O、Fe_(2)O_(3)、MgO、TiO_(2)、CaO及少量重金属等成分,三者的矿物和化学组成存在一定差异。Z2样品表现出相对较好的重金属离子、水蒸气和甲醛气体吸附效果,其对Cd^(2+)、Cr^(3+)、水蒸气和甲醛气体的吸附容量分别为14.89 mg/g、6.65 mg/g、21.33 mg/g和7.12 mg/g,这与其具有更高的比表面积、介孔体积以及阳离子交换容量有关。该研究可为天然斜发沸石矿的评价、高效利用及环境应用提供一定的支持。

天然斜发沸石的氨氮改性吸附与化学再生

本文采用改性与化学再生方法,探索天然斜发沸石对氨氮吸附的最佳改性及化学再生条件.无机盐改性、热改性、有机改性试验结果表明,最佳改性方法为无机盐NaCl法,改性沸石吸附量较天然沸石提升了近20%,最佳NaCl浓度为1 mol·L^(-1);热改性法不能显著提高沸石的氨氮吸附容量,相反高温会破坏其结构;十二烷基苯磺酸钠改性法可以使改性沸石在其表面形成了新的阳离子吸附点,使其吸附性能提升;而十六烷基三甲基溴化铵改性沸石表面形成的是阴离子吸附点,对带正电的NH_4^+会产生排斥,导致其吸铵性能下降.化学再生试验表明,KCl溶液对铵饱和沸石的再生效果最显著,适宜再生浓度为0.1—0.2 mol·L^(-1).经KCl再生后的沸石再次通过NaCl改性,可延长沸石使用周期以及提高再生沸石的吸附能力.

天然斜发沸石的改性及其对海水中K^+吸附交换容量的研究

为提高天然斜发沸石对海水中K+的吸附交换容量,对天然沸石进行了电炉、微波和超声波加热物理改性以及微波化学改性研究。重点考察了不同微波功率和处理时间时盐改性以及不同微波化学改性条件下所得沸石对海水中K+的吸附交换容量,同时对不同改性沸石的晶体结构进行了XRD表征。结果表明,天然斜发沸石经微波盐改性后对海水中K+的吸附交换容量有所提高,并随微波处理功率的增加和时间的延长而增大;经微波化学改性后吸附交换容量显著提高,可达0.71mmol/g;各种改性方式未对沸石的结构构成破坏,所得改性沸石的晶体结构基本相似。

酸改性天然斜发沸石上丙烷氧化脱氢制丙烯的研究

采用不同浓度盐酸对天然斜发沸石进行改性处理,考察了酸改性天然斜发沸石对C3H8氧化脱氢制C3H6反应的催化活性,并对其进行N2物理吸附-脱附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜配合X射线能量色散谱(SEM-EDS)、H2程序升温还原(H2-TPR),NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等表征.结果表明,小于3.0mol/L的盐酸处理可有效增大天然斜发沸石的比表面积,并改变其酸中心位置、酸量及酸量比例,从而改善其对C3H8氧化脱氢制C3H6反应的催化性能.位于200～250℃的弱酸中心很可能是C3H8氧化脱氢制C3H6反应的活性中心,其酸量及与强酸中心位酸量的比例直接影响催化效果.

天然斜发沸石吸附NH_4^+特性与改性吸附研究

天然沸石对NH+4的等温吸附过程符合langmuir线性模型(R2=0.998 9),吸附动力学符合假二级方程(R2>0.99)。天然沸石对NH+4的吸附过程中,伴随着明显的阳离子交换,以Ca2+和Na+为主。阳离子交换比例表明沸石对氨氮的除去主要依靠阳离子的交换吸附完成,NH+4与沸石晶格中的Ca2+、Na+等阳离子发生交换,水中氨氮被去除。天然沸石的最佳无机盐改性方法为Na Cl溶液进行改性,最佳浓度为1 mol/L。盐改性属于离子交换改性法,金属阳离子的交换容量变化是影响氨氮吸附的主要原因。

天然斜发沸石除硅补铝改性对海水中K^+的吸附性能研究

以浙江缙云天然斜发沸石为原料,研究通过焙烧后超声碱洗除硅,再经超声补铝后用钠盐复合改性对沸石吸附K^+性能的影响,提高对海水中K^+的吸附量.结果表明:采用0.18~0.38 mm的天然沸石,200℃下焙烧1.5 h,0.2 mol·L^(-1)的NaOH溶液超声处理2.0 h,0.5 mol·L^(-1)的AlCl_3溶液超声处理2.0 h,20%(质量分数)NaCl溶液煮沸30 min的方法复合改性得到的沸石对K^+吸附性能最佳,吸附量可达到25.64 mg·g^(-1),为天然斜发沸石吸附量的4.2倍.对最适宜条件改性后的沸石进行吸附K^+的动力学研究,其吸附过程符合准二级动力学模型.

天然斜发沸石基纳米零价铁复合材料的制备及应用研究

为了克服传统芬顿反应过程中催化剂活性低,产生大量铁泥沉淀,影响芬顿反应效率等问题,以天然斜发沸石和氯化亚铁为原料,通过液相还原法制备得到天然斜发沸石基纳米零价铁复合材料(NCZM),采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征NCZM的结构及其特性。研究结果表明:纳米零价铁成功负载在天然斜发沸石的表面和层间,能够克服纳米零价铁的团聚现象,提高其活性位点。将NCZM作为类芬顿反应的催化剂,考察其对对氯苯酚的降解效果,结果表明:在反应温度为25℃,对氯苯酚初始质量浓度为100 mg/L,H_(2)O_(2)投加量为6 mL/L,pH值为3,NCZM投加量为20 mg/L,类芬顿反应时间为190 min的条件下,对氯苯酚的降解率为100%,矿化率为79.29%,铁离子溶出量为0.67 mg/L,吸附联合类芬顿反应是NCZM降解对氯苯酚的主要降解机理。

天然斜发沸石粉对溶液中NH_4^+的吸附机理研究

采用天然斜发沸石粉(平均粒径30μm)进行吸附溶液中NH4+的试验研究,并对系统中金属阳离子的液相和固相含量进行了全程跟踪测定.等温吸附试验、吸附动力学研究结果表明,天然斜发沸石对溶液中NH4+的吸附过程符合Freundlich线性模型(R2=0.996),该吸附过程属于优惠吸附;吸附动力学符合假二级方程(R2>0.99),且随着初始NH4+浓度的增加,吸附反应的优惠程度降低.沸石粉对NH4+的吸附过程中离子交换以Ca2+和Na+为主,Na+首先被交换出来,随着吸附过程进行,Ca2+交换量逐渐增加并超过Na+,两者交换当量分别占39%～60%和35%～57%.由于沸石粉粒径较小,其对NH4+的去除除了依靠离子交换作用外,物理吸附作用的贡献不容忽视.

钙型天然斜发沸石同步脱氮除磷特性

以钙型天然斜发沸石为试验材料进行废水同步脱氮除磷特性研究,考察反应时间,沸石投加量,pH,温度及废水中的有机物含量对斜发沸石同步去除氨氮和磷的影响.结果表明：在沸石投加量为250 g/L,pH为7.0～9.0,温度为25℃,吸附时间为24 h的条件下,钙型天然斜发沸石对氨氮的去除率达到96%,对磷的去除率接近100%.pH对钙型天然斜发沸石除磷效果影响显著,但对氨氮去除效果影响不大.当pH由3.0升至5.0时,磷的去除率由54%降低至43%,吸附作用是磷的主导去除机制;当pH由5.0升至8.0时,磷的去除率迅速升高,化学沉淀逐渐成为磷的主导去除机制;pH为8.0以上时,磷的去除率接近100%.废水有机物对钙型天然斜发沸石去除磷的效果存在差异,其中柠檬酸的加入使磷的去除率降低16%,显著抑制了磷的去除;腐殖酸的加入仅使磷的去除率降低3%,影响甚小.柠檬酸和腐殖酸的加入对氨氮的去除效果影响均较小（低于3%）.

改性斜发沸石在水处理中的应用

斜发沸石钠改性后能明显提高对Cu2+,Pb2+,Cd2+等重金属离子的交换能力,交换顺序为Cu2+>Pb2+>Cd2+,对Cu2+-Pb2+和Cd2+-Pb2+混合体系有较好的分离效果.斜发沸石经铁活化后吸附水中F?的能力明显改善,吸附容量从57·0mg·kg?1提高到420·5mg·kg?1,吸附行为能满足Frendlich等温方程,是吸热过程,属异种电荷吸附方式和阴离子交换方式共存的化学吸附.斜发沸石经微波磷改性后,沸石骨架上的P原子能部分取代Si和Al原子形成Si—O—P+结构,具有阴离子交换能力,对水中As(Ⅲ)的吸附能力明显提高,吸附为放热过程,吸附机理为沸石骨架配位阴离子与水中As(Ⅲ)阴离子交换过程.

微波法磷改性斜发沸石的结构及水中除砷的研究

采用固固相、固液相同晶取代对斜发沸石进行微波法磷改性 ,并对改性前后的矿样采用化学分析 ,XRD ,31 PMASNMR等手段表征 .结果表明 ,虽然微波磷改性不能改变沸石单斜晶系的主体骨架结构 ,但由于脱Al,脱Si和P同晶取代 ,使晶胞体积收缩 ,结晶度下降 ,比表面积、孔体积明显减小 ,骨架中Si和Al的键合方式发生变化 ,有四配位硅的Si—O—P结构出现 ,该结构是沸石阴离子交换的结构基础 .沸石去除水中砷的结果表明 ,改性前 ,沸石去除水中砷的能力很小 ,属表面物理吸附 .改性后 ,沸石去除水中砷的能力明显增强 ,属阴离子交换 .

改性斜发沸石吸附除水中铬(Ⅵ)的研究

采用静态吸附法研究了镁铝碱式盐改性斜发沸石的吸附除铬（Ⅵ）性能，研究了pH值、接触时间、吸附剂量、初始浓度等对吸附的影响。结果表明，改性斜发沸石吸附铬（Ⅵ）的速度很快，30min内可以接近达到最大吸附量。研究了吸附与溶液pH的关系，得到了优化pH值并解释了吸附机理。吸附的最佳pH值约为4～6。用Langmuir方程拟合了吸附等温线，计算的饱和吸附量为4．5^2mg／g。用拟二级动力学方程描述了吸附速率并计算了速率参数。

天然斜发沸石对溶液中NH_4^+的物化作用机理

选择中国浙江缙云天然斜发沸石为试验材料,以摇床试验和离子跟踪监测,研究了斜发沸石对溶质NH4+的物化作用机理.在天然斜发沸石对溶液中NH4+的作用过程中,离子交换作用决定了NH4+的全部转移量,沸石晶体内Na+和Ca2+与溶液中NH4+的交换量占总离子交换量的97%以上.对于粒径1.0~3.2mm的沸石,交换反应前3h时可完成83%的Na+交换量和50%的Ca2+交换量.

白银斜发沸石的改性及对对硝基苯胺的吸附

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)制备改性斜发沸石,重点研究了改性剂的用量、改性时间、改性温度对改性白银斜发沸石吸附对硝基苯胺的影响。同时对斜发沸石改性前后的吸附性能进行了比较。结果表明,CTMAB改性的最佳时间为4 h,最佳浓度为10 g/L,改性温度对沸石吸附有机物的影响不大。改性斜发沸石对对硝基苯胺的吸附明显高于天然斜发沸石,且吸附等温线符合Frendlich方程。

天然斜发沸石吸附铅(Pb^(2+))机理

为了探讨沸石对Pb2+的吸附过程以及不同阶段的主导吸附机制,设计铅离子脱附实验.将沸石分别置于高质量浓度和低质量浓度的铅溶液中,并将不同吸附程度的沸石取样后进行NaCl和HNO3脱附实验.实验发现:天然斜发沸石对Pb2+的吸附机理主要包括离子交换和物理吸附,其中物理吸附占主导作用.离子交换主要发生在沸石外表面,在短时间内达到平衡,其交换量几乎不受铅溶液初始质量浓度的影响,并且低质量浓度铅溶液中的离子交换所占百分比更高.在低质量浓度的铅溶液中,物理吸附主要发生在沸石外表面,达到平衡所需时间较短;在高质量浓度铅溶液中,物理吸附达到平衡所需时间较长,所占百分比更高.此外,部分铅离子与沸石结合比较紧密,无法脱附出来.

安徽宣城天然斜发沸石深度处理氨氮废水研究

选用对氨氮有较强选择性和吸附性的安徽宣城天然斜发沸石为吸附材料,通过静态、动态和再生吸附实验,系统考察了进水氨氮浓度、pH值、沸石用量、温度、沸石粒径、振荡时间、滤速和水质对氨氮去除率的影响。静态实验结果表明,初始浓度为10mg/L、pH值为7～9之间、粒径为20～40目,静态吸附容量1.6mmol NH4+/g。动态实验结果表明,滤速为2m/h、停留时间为30min,出水氨氮浓度达2mg/L以下,每g沸石产水量为0.62L。再生实验结果表明,用500mL浓度为5g/LNaCl溶液作为再生剂,再生时间为1h,一次再生恢复率较好。实验结果为天然沸石深度处理氨氮废水技术的应用提供了参考依据。

用天然斜发沸石从西藏地热水中分离提取K^+,Rb^+,Cs^+的研究

根据天然斜发沸石对K+、Rb+、Cs+等无机离子的交换性能 ,研究采用天然斜发沸石从西藏地热水中提取分离K+、Rb+、Cs+的可行性。