一种改性沸石球制备方法及步骤

当今，随着人口的急剧增加，城市化进程的不断加快以及工业、农业的快速发展，大量含氨氮的生活污水、工农业废水排入了江河湖海。氨氮主要以两种形式存在：①游离氨(NH3+)，②氨盐(NH4+)。氨氮在自然界中易发生硝化、反硝化反应，经硝化菌和亚硝化菌作用发生硝化反应，氨氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化菌的作用下经反硝化反应还原为气态氮。水中氨氮浓度高往往使水体中亚硝酸盐和硝酸盐含量超标，如长期饮用此类水会引发高铁血红蛋白症，造成缺氧。另外，硝酸盐和亚硝酸盐还可以转化为亚硝胺—一类强致癌物质。氨氮还可以造成水体富营养化，藻类及其它微生物大量繁殖增长，从而使水体中溶解氧(DO)低，导致水体中的鱼类、水生生物大量死亡，水体发黑发臭，腐蚀金属管道，藻类的大量繁殖还会影响航运，增加打捞成本等。氨氮的处理方法通常分为两大类：生物法和物化法，生物法主要有：生物滤池法、生物转盘法、生物流化床、生物接触氧化法等。物化法主要有：吹脱法、汽提法、折点加氯法、化学沉淀法、液膜法、电渗析法、催化湿式氧化法、反渗透法、土壤灌溉法、离子交换法等。其中利用沸石作为吸附材料吸附氨氮技术，在国内外得到了广泛的关注。沸石是一种含水的铝硅酸盐天然矿石，主要由SiO2构成，内部含有Ca2+、Mg2+等离子，其中的硅可由铝替代形成铝氧四面体结构，所以通常呈硅氧四面体或铝氧四面体结构，其内部存在大量大小均匀，相互连通并与外界相连的孔道，内部孔道一旦空缺，沸石就会对NH3、SO2、NO2等极性分子和细菌产生很强的吸附力。沸石种类丰富，在我国分布广泛，如浙江缙云沸石，甘肃白银沸石，河南巩义沸石，镇江天然沸石等，沸石价格低廉，种类多，已作为一种处理富营养化污水的经济物质。沸石吸附法是一种离子交换法，因其比表面积大，孔径较小，但是NH4+可以通过其孔径，天然沸石对于NH4+的吸附效果非常有限，随着城市化，工业化的发展，水污染日益加剧，污染程度、污染面积、对周围环境的影响都呈增长的趋势，天然沸石对于水中氨氮的去除，已经满足不了当今水污染处理需要，所以通过沸石的改性来改善其吸附性能。沸石的改性方法通常有无机酸、无机碱以及无机盐、热改性等，沸石的热改性是对沸石进行高温焙烧，打通沸石内部通道，增大比表面积，从而提高氨氮吸附效果；沸石酸改性的机理是半径小的H+置换出内部原有的半径较大的Ca2+、Mg2+等阳离子，扩展了沸石可吸附NH4+离子的空间；碱改性则是选择性脱除沸石骨架中的硅，降低硅铝比，引入了碱金属阳离子可提高沸石的阳离子交换性；盐改性则利用Na+等离子置换出沸石表面及内部结构中的Ca2+离子，平衡硅氧四面体的负电荷，Na+离子相对于Ca2+离子对于NH4+离子的交换能力强，从而提高了沸石的吸附效果。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种改性沸石球制备方法及步骤，该技术针对天然沸石改性的方法的不足之处，通过天然沸石粉与核桃砂颗粒及硅酸钠混合均匀后搓球再烧结，制备了一种表面和内部显示宏观的蜂窝状多孔形态的沸石球，利用该种特殊结构，在沸石对于氨氮具有良好吸附效果的同时，表面和内部的多孔结构可为微生物提供栖息场所，利用微生物的硝化，反硝化过程将沸石球所吸附的氨氮解吸出来，从而使沸石球再生。整个制备过程中，所选用材料成本均较低，焙烧温度低、焙烧时间短，环保无污染。利用改性沸石球对于氨氮模拟废水进行吸附5小时后，氨氮去除率稳定在70％以上，最高可达93.86％。改性沸石球对于氨氮的吸附量较之天然沸石吸附量提高了1.5-3.4倍，由此可见，该改性沸石球对于低浓度氨氮废水具有较好的净化效果。该技术提供的沸石改性方法简单，原材料廉价易得，可有效的结合传统水处理工艺对城市湿地、湖泊、池塘等氨氮浓度较低的水环境进行净化，具有良好的应用前景，现将该一种改性沸石球制备方法及步骤及实施例介绍如下供研究交流参考：（611541  311397）

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