改性煤矸石吸附稀土废水中氨氮的试验研究

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稀土氨氮废水处理技术研究进展

１稀土氨氮废水的来源
在我国，稀土初级产品加工及稀土冶炼主要在包头地区。其生产过程：酸与白云鄂博稀土精矿混合并在焙烧浓硫窑中焙烧使精矿分解，后通过加碳酸氢铵、然水浸，产出生
研究表明，气液比、Ｈ和温度对氨氮去除率都有显著ｐ
内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古包头摘０４１１００要：绍了稀土氨氮废水的来源，介综述了稀土氨氮废水的处理方法，包括直接蒸发结晶法、吹脱法、学沉淀法等，化并对
各处理；废水；处理稀中图分类号：０．Ｘ７３１文献标识码：Ａ文章编号：０２２４２１）４０９～２１０ — ０Ｘ（０２０ — ０００
ａｍｍｏｉｎｔｇｎｎａｉｏｅｗａｔｗｔｒｒｓｅａｅｗｅｅｅｉｗｄ，ｃｕｉｇｉｃｅａｏａｉｎｒｒｖｅｅｉｌｄｎｄｒｔｖｐｒｔｍｅｈｄ，ｂｏ（ｆｎｅｏｔｏｌｗ一１ｍｅｈｄ，ｃｅｃｌｒｃｐｔｔｎｆｔｏｈｍｉａｐｅｉｉｉａｏ
了综述。
定的经济效益。
２２吹脱法．
吹脱法主要基于气液传质的原理，通过调节氨氮废水的ｐＨ使Ｎ４转化为气态Ｎ，后通过大量曝气使水中Ｈ＋Ｈ，然Ｎ，Ｈ向大气中转移，以达到去除氨氮的目的。吹脱主要受氨气液比、Ｈ、度等因素影响。ｐ温
的效果。最优吹脱工艺参数为气液比３０～０ｐ２０４０，Ｈ１，００

β-环糊精改性沸石去除稀土矿区地下水氨氮污染研究

β-环糊精改性沸石去除稀土矿区地下水氨氮污染研究β-环糊精改性沸石是一种新型的吸附材料，在去除地下水氨氮污染方面具有很好的应用前景。

稀土矿区地下水氨氮污染是当前环境问题面临的挑战之一，而β-环糊精改性沸石则是一种潜在的解决方案。

本文旨在探讨β-环糊精改性沸石在去除稀土矿区地下水氨氮污染方面的研究进展和应用前景。

稀土矿区地下水氨氮污染是由矿区排放的废水中的氨氮所引起的。

氨氮是一种有害物质，对环境和人体健康造成严重危害。

因此，去除稀土矿区地下水氨氮污染成为了一个迫切的任务。

β-环糊精改性沸石是沸石表面经过改性后形成的一种新型材料，具有良好的吸附性能。

研究表明，β-环糊精改性沸石具有高吸附容量、快速吸附速度和良好的选择性，可以有效去除地下水中的氨氮污染。

其吸附机制是通过β-环糊精和氨氮分子之间的相互作用力，使氨氮被沸石表面吸附和固定。

研究者们对β-环糊精改性沸石的应用进行了广泛的研究。

实验结果表明，在一定的操作条件下，β-环糊精改性沸石对地下水中的氨氮具有很好的去除效果。

在一系列的静态吸附实验中，β-环糊精改性沸石的去除率达到了90%以上。

同时，β-环糊精改性沸石还表现出较好的重复利用性能，多次循环使用后仍能保持较高的吸附能力。

除了静态实验，研究者们还进行了一系列动态实验来模拟实际环境中的地下水污染情况。

实验结果表明，β-环糊精改性沸石在动态环境中同样具有较好的去除效果。

在模拟的地下水流速下，β-环糊精改性沸石仍能够达到90%以上的去除率，并且能够很好地适应不同水质条件下的吸附。

此外，研究者们还对β-环糊精改性沸石的吸附机制进行了深入研究。

他们发现，β-环糊精的形成使沸石表面生成了一定的孔洞结构，这有利于氨氮的吸附。

同时，β-环糊精与氨氮分子之间的氢键作用力也是吸附的重要机制之一。

通过理论计算和实验分析，研究者们对β-环糊精改性沸石的吸附机制有了初步的解释，为进一步优化吸附材料提供了理论指导。

总之，β-环糊精改性沸石作为一种新型吸附材料在去除稀土矿区地下水氨氮污染方面具有广阔的应用前景。

吸附法去除废水中的氨氮

（3）生物膜系统
将上述A/O系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器，即形成生物膜脱氮系统。此系统中应有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和好氧氧化及硝化反应的两个污泥系统。
1.3.2物理化学法
（1）折点氯化法
将氯气通入废水中达到某一点，在该点时水中游离氯含量较低而氨的浓度降为零，当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此，该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气。处理时所需的实际氯气量取决于温度、pH及氨氮浓度。氧化每毫克氨氮有时需要9～10mg氯气。折点氯化法处理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2进行反氯化，以除去水中残余的氯。虽然氯化法反应迅速，所需设备投资少，但液氯的安全使用和贮存要求高，且处理成本也较高。若用次氯酸或二氧化氯发生装置代替使用液氯，安全问题和运行费用可以降低，但目前国内发生装置产氯量太小，且价格昂贵。因此氯化法一般用于给水的处理，对于大水量高浓度氨氮废水不太适合。
（5）电渗析法
电渗析是一种膜法分离技术，它利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。关于电渗析的原理和设备形式，可参见文献[9]。在电渗析室的阴阳渗透膜之间施加直流电压，当进水通过多对阴阳离子渗透膜时，含氨离子及其他离子在施加电压的影响下，通过膜而进入另一侧的浓水中并在浓水中聚集，因而从进水中分离出来。
（4）液膜法
自从1986年黎念之发现乳状液膜以来，液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术，尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程[8]。乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮(NH3-N)易溶于膜相(油相)，它从膜相外高浓度的外侧，通过膜相的扩散迁移，到达膜相内侧与内相界面，与膜内相中的酸发生解脱反应，生成的NH4+不溶于油相而稳定在膜内相中，在膜内外两侧氨浓度差的推动下，氨分子不断通过膜表面吸附，渗透扩散迁移至膜相内侧解吸，从而达到分离去除氨氮的目的。

吸附法去除氨氮废水的研究

吸附法去除氨氮废水的研究在当今越来越关注环保的时代，氨氮废水污染是一个比较严重的环境问题。

也是现代工业和城市发展过程中难以避免的污染源之一，严重危害着人类的健康与环境优美。

因此，如何有效的去除氨氮废水成为一个十分重要的研究领域。

近几年，研究发现，吸附法是一种比较有效的去除氨氮废水的方法。

一、吸附法去除氨氮废水1. 吸附法去除氨氮废水的原理吸附是一种利用离子、分子之间强有效结合性发生的物理现象，以吸附剂作为直接参与吸附作用的介质，可以在吸附剂的空隙结构中吸附废气组分，使它们脱离污染物，并吸附在吸附剂分子表面上产生离子或分子间的排列排布。

随着污染物的吸附、沉积和形成水中的不溶性沉淀物，使原有的污染物在吸附剂表面形成物理“膜”，从而起到净化污染物的作用。

2. 吸附法去除氨氮废水的技术要求吸附法去除氨氮废水，首先要选择有效的吸附剂，其必须具有大的表面积和优异的吸附性能，吸附剂的有效成分应能自由扩散到水中，并对氨氧化物有特异的吸附性。

其次，还应严格控制处理过程温度，一般保持在20-50摄氏度之间，湿度可选择40％至90％；此外，吸附过程可采用搅拌式、浮动式和旋风式等不同方式。

二、研究现状1.研究方法研究吸附法去除氨氮废水,一般采用不同的实验方法,可以包括室内实验和野外实验,观察不同的化学质量和吸附剂的处理效果；另外，还可以通过理化性能实验、结构分析实验、吸附动力学实验等方法，来探索吸附法的相关机制。

2.研究成果随着不断的研究，许多新型吸附剂如活性炭、活性硅酸铝、磷酸铝、蛭石等已应用于吸附法去除氨氮废水，取得了良好的吸附效果。

研究表明，不同的吸附剂具有吸附氨氧化物的独特性质，活性炭的吸附效果最好,而且可以在中性至弱酸性条件下进行吸附。

三、研究发展趋势1.研究联合由于吸附剂的有效去除氨氮废水的能力受多种因素的影响，因此，今后的研究将针对不同的化学特性和结构特性，制定低成本、高效、环保的综合去除技术体系。

为了解决不同吸附剂在去除氨氮废水方面的优劣，研究者将多种吸附剂结合在一起，使去除水族效果更加显著。

改性煤矸石对废水中氨氮的去除试验研究

收稿日期:2009-09-14 基金项目:河南省教育厅科技攻关项目(2008A610005) 作者简介:王国贞(1971-)男,河南平顶山人,讲师,1977年毕于业河南师范大学化学与环境科学学院现在河南城建学院从事污水处理理论与技术教学与研究工作。

改性煤矸石对废水中氨氮的去除试验研究王国贞,吴俊峰,王现丽(河南城建学院环境与市政工程系,河南平顶山　467044)摘　要:文章介绍了改性煤矸石对废水中氨氮的吸附去除效果及影响因素的试验,结果表明:在原水氨氮浓度为211187mg/L 时,选用粒径为120目的改性煤矸石1g 与50mL 废水混合,振荡吸附120m in,改性煤矸石对废水中氨氮的去除率可达到62146%。

该项研究为改性煤矸石在其他高浓度氨氮废水处理中的应用提供了科学依据,同时可将吸附氨氮后的煤矸石应用于土壤改良,不仅减轻了氨氮对环境的污染,也为废水中氨氮的有效利用提供了一种途径。

关键词:改性煤矸石;氨氮;影响因素;去除效果中图分类号:X703 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2010)0620087202Exper im en t research on m od i f i ed coa l reject appli ed torem ove amm on i a n itrogen i n wa ste wa terWANG Guo -zhen,WU Jun -feng,WANG Xian -li(Depart m ent of Envir onment and U rban Engineering,Henan University of U rban Constructi on,Pingdingshan 467044,China )Abstract:The paper intr oduced the test on the effect and influence fact ors of the modified coal rejects t o ads orb and re move the a mmonia and nitr ogen in the waste water 1The results showed that when the a mmonia nitr ogen content in the original waste water was 211187mg/L ,one gra m of the modified coal rejects with a particle size of 120mesh were m ixed with the 50mL waste water 1After the 120m in vibrati on and ads or p ti on,the removal rate of the a mmonia nitr ogen in the waste water could reach t o the 62146%by the modified coal rejects 1The research could p r ovide the scientific basis f or the modified coal reject app lied t o other treat m ent of the waste water with high a mmonia nitr ogen content 1Mean while the modified coal rejects with the ads or p ti on of the a mmonia nitr ogen could be app lied t o i m p r ove the s oil,which could not only reduce the envir on 2ment polluti on of the a mmonia nitr ogen,but could be an access t o utilize the a mmonia nitr ogen in the waste water 1Key words:modified coal rejects;a mmonia nitr ogen;influence fact ors;re moving effect1　概　述目前人们已经发现了许多处理废水效果好的吸附剂,但由于受材料价格等方面的影响很少应用于实际生产中。

稀土废水中高浓度氨氮处理与回收试验研究

2 结果与讨论
包括抽气泵、真空表和安全瓶。 2个系统间用耐压 2. 1 模拟废水条件试验
胶管 (真空胶管 ) 连接。
2. 1. 1 不同真空度试验结果
液体沸腾需在液体的蒸气压与外压相等时才能
发生, 因此降低外压, 沸腾温度随之降低。由反应式:
NH4 C l + H 2O W NH3 # H2 O + HC l
pH
对馏出液中
NH
+ 4
-N 浓度有显著影响,
在真空度为
01 07
M Pa, 溶液
pH 为
3~
4条件下蒸馏,
可使馏出液中
NH
+ 4
-N
浓度
<
15 m g /L。实际废水验证试验表明,
废水经气浮除油、氨水
中和、适量重金属沉淀剂 DTCR 去除重金属及活性炭吸附微量重金属及油类物质等预处理后, 减压蒸馏可获得较高品质氯
tained.
K ey w ord s vacuum evapo ration; amm on ium n itrogen w astew ater; vacuum degree; recovery
稀土萃取分离需加入氨水皂化, 期间排放大量
氨氮废水, 浓度尤以稀土皂废水和碳铵沉淀母液为
高, 达 10 000 m g /L 以上。针对该类高浓度氨氮废
水样于减压蒸馏装置中进行蒸发试验, 当馏出液体积到 330 mL 时停止加热, 此时蒸馏瓶中模拟水样接近饱和状态, 取适量馏出液测定各指标值, 结果如图
2 所示。试剂: 分析纯氯化铵、10 m o l/L 浓氨水、5 mo l /L
盐酸、颗粒活性炭及工业用重金属沉淀剂 DTCR。

稀土冶炼高浓度氨氮废水的处理研究

瓷石和陶粒对低浓度氨氮废水的吸附容量为 0.276 mg/g 和 0.368 mg/g，去
除率也只有 19.49％和 25.99％。因此选用沸石作为吸附剂。
4.4.2沸石吸附实验
对吹脱出水进行沸石吸附实验，水样浓度为1770mg/L，pH为8。摇
吸附容量（mg/g）
氨氮去除率（％）
6.23mg/g，考虑到经济因素，选定最佳再生时间为1h。
（3）沸石再生次数的确定
6.2
吸附容量（mg/g）
6
5.8
5.6
5.4
5.2
图 4-4 再生多次后沸石吸附容量的变化
30
0123456
再生次数
由图 4-4可以看出，沸石再生效果良好，这是由于在200℃高温下，
其中
x为碱金属离子的个数，y为碱土金属离子个数，n为硅铝离子
个数之和，m为水分子个数。在沸石构架中，阴离子晶格上的负电与平衡
阳离子的正电电荷中心在空间上是不重叠的。因此，分子间具有巨大的静
电吸引力；沸石晶格内部有很多大小均一的孔穴和通道，空穴通过开口的
通道彼此相连，这就使沸石的比表面积极大（400～800m2/g），具有良好
虑到成本问题，不进行pH的调节，直接进行吸附实验。实验结果见图4-1。
100
80
60
40
20
0
图 4-1 不同吸附剂对氨氮去除效果的影响
从上图可以看出，沸石对氨氮的吸附效果明显好于瓷石和陶粒。沸石
的吸附容量达到 1.352mg/g，对低浓度氨氮废水的去除率达到 95.48％，而
铵离子以氨分子的形式从沸石中解析出来，沸石中铵离子的浓度降低，与

88改性膨润土吸附废水中氨氮的试验研究

烧温度对改性土结构及吸附性能的影响，通过高温去除率。所以，最佳接触时间确定为６０ｍｉｎ。
焙烧实验以及差热分析、比表面积测定，对高温焙烧
机理进行了探讨。几种焙烧前后改性土的比表面积
数据，见表１。由表１可看出，不同焙烧温度改性土
有不同的比表面积，在５００℃时可达１８０．３６ｍ２／ｇ，超
第２９卷第１期２００６年１月
非金属矿
Ｎｏｎ－ＭｅｔａｌｌｉｃＭｉｎｅｓ
Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．１Ｊａｎ，２００６
改性膨润土吸附废水中氨氮的试验研究
聂锦旭１肖贤明２刘立凡１
（１广东工业大学城市公用设备工程系，广州５１０６４０；２中国科学院广州地球化学研究所，广州５１０６４０）
４．８￣８．０ｋｇ／ｃｍ２，吸蓝量３４￣４４ｇ／１００ｇ，膨胀倍数８￣和盐酸溶液调节体系ｐＨ值，恒温振荡６０ｍｉｎ，离心
１２。其化学组成（％）：ＳｉＯ２，６２．３；Ａｌ２Ｏ３，１９．７５；ＦｅＯ３，２．５３；ＣａＯ，１．８４；ＭｇＯ，３．４１；Ｋ２Ｏ，１．１０；Ｎａ２Ｏ，０．６３；
ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０）ＡｂｓｔｒａｃｔＢｙｍｅａｎｓｏｆＡｌ２（ＳＯ４）３－ｒｏａｓｔ，ａｎｅｗａｂｓｏｒｂｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｈａｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｔｏｒｅｍｏｖｅａｍｍｏｎｉａｎｉｔｒｏｇｅｎｗａｓｐｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌａｂｓｏｒｂｅｎｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＡｌ２（ＳＯ４）３ｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓ４％ａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｒｏａｓｔｉｓ５００℃．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｍｍｏｎｉａｎｉｔｒｏｇｅｎｂｙｍｏｄｉｆｉｅｄｂｅｎｔｏｎｉｔｅ，ｓｔｕｄｙｗａｓｄｉｄｕｎｄｅｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉ－ｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｐＨｖａｌｕｅ１０，ｔｈｅｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔｂｅｉｎｇ４ｇ／Ｌａｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｆｏｒａｂｏｕｔ６０ｍｉｎｓ，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉ－ｃｉｅｎｃｙｏｆａｍｍｏｎｉａｎｉｔｒｏｇｅｎｗｉｌｌｂｅｕｐｔｏ９５％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍｏｄｉｆｉｅｄｂｅｎｔｏｎｉｔｅａｍｍｏｎｉａｎｉｔｒｏｇｅｎａｂｓｏｒｂｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

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原渣煤矸石作为对比，既高效利用煤矸石，又避免传统方法处理稀土废水处理中氨氮所造成的二次污染，为稀土废水中的氨氮处理提供新的途径，也为改性煤矸石在其它高浓度氨氮废水处理中的利用提供
理论依据。
国贞等利用改性煤矸石去除自制废水中氨氮，去除率可达６２．４６％；蒲春生等用煤矸石生产水处理混
凝剂，实现煤矸石无二次污染利用。本文以稀土废水为对象，煤矸石进行碱改性去除其中的氨氮，以
研究表明，粒径为１２０目的改性煤矸石对氨氮的吸附效果最好Ｈ。因此，选用１２０目的煤矸石原渣
基金项目：教育部国家外专局高等学校学科创新引智计划（ “ １１１ ” ）项目（Ｂ０８０３９）。
收稿日期：２０１２—１１— ２１
２结果与讨论２．１确定投加量对处理效率的影响
分别称取两种样品０．５ｇ、１ｇ、１．５ｇ、２ｇ、２．５ｇ与５０ｒｎＬ稀土废水原液在摇床上１２０ｒ／ａｉｒｎ振荡２．５ｈ，选用原水ｐＨ。待振荡结束，考察氨氮去除效果（如图１、图２所示）。
褂
蛹
投加量艟
图１煤矸石原渣投加量对氨氮去除率
图２改性煤矸石投加量对氨氦去除率
水洗至中性，烘箱里１０５。Ｉ二加热１ｈ，冷却后存放于干燥皿中备用。
１．３分析方法
结合稀土废水的特性，采用纳氏试剂分光光度法进行氨氮的测定。以煤矸石投加量、振荡时间、ｐＨ
为主要因素进行试验，每个因素做两组，分别选用１２０目的原渣煤矸石和１２０目的改性煤矸石。
第一作者简介：姚阿漫（１９８８一），女，河南洛阳人，长安大学环境科学与工程学院硕士研究生。
３６
河南城建学院学报
２０１３年１月
置人马弗炉内加热，分别在４５０ｃＩ＝、５００ｃ【＝、５５０℃ 、６００℃ 、６５０℃ 、７００℃ 的条件下研究最佳燃烧温度。
我国对煤矸石的利用主要集中在烧砖、水泥和混凝土砌块、发电等传统工艺上，而对煤矸石潜在活
性的研究较少，致使其附加值大为降低。目前，对煤矸石潜在活性的研究主要有：孙鸿等在煤矸石制备沸石一活性炭复合材料的吸附性能研究中，得出复合材料对水和正己烷有较高吸附容量的结论 ¨ ］；王
１材料与方法
１．１废水来源
本试验原水取自包头市某稀土厂生产单一碳酸稀土及水洗过程中产生的氯铵废水。水质情况见
表１
表１原水水质情况
１．２改性煤矸石的制备
１．２．１确定最佳煅烧温度
第２２卷第１期
２０１３年１月
河南城建学院学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＵｒｂａｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
Ｖ０ｌ＿２２Ｎ０．１
ｐＨ三个方面的去除率进行对比可知，改性煤矸石的吸附效果明显优于煤矸石
原渣。为稀土氨氮废水的处理提供新途径，也为在其它氨氮废水处理中的利用
提供依据。
关键词：改性煤矸石；稀土废水；氨氮；去除率中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ
摘
要：针对稀土废水中氨氮传统处理方法所带来的二次污染问题，对煤矸石进行碱改
性，并对改性后的煤矸石吸附性能进行评价。结果表明：改性煤矸石的最佳投加量为１．０ｇ，最佳振荡时间为２．５ｈ，最佳ｐＨ为７．２２；经过投加量、振荡时间、
Ｊａｎ．２０１３
文章编号：１６７４～７０４６（２０１３Ｊ０１— ００３５— ０３
改性煤矸石吸附稀土废水中氨氮的试验研究木
姚阿漫，李文宾
（长安大学环境科学与工程学院，陕西西安７１００５４）
表２煤矸石温度改性试验
由表２可知，煤矸石在５００℃燃烧时氨氮的去除率最高。
１．２．２煤矸石的碱改
将经过５００℃热改性的煤矸石与２ｍｏｌ／Ｌ的氢氧化钠溶液进行混合（固液比为１：２），加热回流１ｈ，