NaCl改性沸石对屋面雨水中氨氮的吸附研究

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雨水是城市中非常宝贵的水资源。雨水资源的收集与利用在水资源日益匮乏的今天具有重大的研究意义。屋面径流雨水的污染物成分较简单,污染物含量均较低,城市屋面面积在整个城市硬质表面的占比高达30%上下。因此作为城市雨水的重要组成部分,对于屋面雨水的合理收集和作为水资源的再利用的研究意义重大。氨氮是雨水水体中氮的主要形式之一,同时也是导致水体富营养化的一类主要的污染物。沸石作为最常用的离子交换剂,具有吸附能力强大,对离子的选择性吸附性较强。同时沸石资源丰富,价格低廉,能够重复利用,近年来利用天然沸石对水中氨氮进行吸附处理引起广泛重视。国内很多研究学者通过各种方式对沸石进行改性,提高它对于氨氮的吸附能力,因此天然沸石在吸附氨氮的方面具有广阔的发展前景。其中对沸石进行改性成为国内外的研究热点,利用无机盐改性沸石被广泛应用于矿物改性过程中。目前国内外对改性沸石去除实际屋面雨水中污染物的研究较少,且国内外的研究主要侧重点在于改性方法与吸附条件对沸石吸附污染物效果的影响,而关于改性沸石的性能特征变化研究(例如颗粒强度测定、扫描电镜分析、X射线能谱分析和零电点等)较少,因此不能全面的解释改性沸石的本质。  本研究目的在于考察NaCl改性沸石吸附屋面雨水中氨氮的可行性。为了优化吸附过程,在静态实验中研究了pH、沸石投加量、初始氨氮浓度、温度等因素的影响,采用Langmuir和Frendlich吸附等温式对实验数据进行描述,从而确定最大吸附容量并确定最佳吸附等温模型。采用准一级动力学和准二级动力学模型对实验数据进行描述,研究沸石吸附氨氮的反应途径和速率控制步骤,对吸附机理进行更深一步的解释和分析。通过颗粒强度、扫描电镜、X射线能谱分析和零电点等手段表征NaCl改性前后沸石物化特征的变化,从而对沸石吸附氨氮的机理进行深入的解释。在动态实验中研究了原水氨氮浓度、填充高度、流速、沸石粒径等因素的影响,并采用Thomas模型、BDST模型对实验数据进行拟合,得出改性沸石对水中氨氮吸附的最大吸附量,并对位置实验参数进行预测分析。通过动态吸附柱实验对实际屋面雨水进行吸附过滤处理,验证沸石对实际屋面雨水中氨氮的吸附效果,旨在于通过实验探讨改性沸石对实际屋面雨水中氨氮的吸附效果和吸附机理,为今后雨水过滤装置中沸石类型的选择及用量提供技术支持和工程借鉴。
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