文档介绍：天然沸石对溶液中氨氮吸附特性的研究
王浩1,陈吕军1,温东辉2
1. 清华大学环境科学与工程系//环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京 100084;2. 北京大学环境学院环境科学系,北京 100871
摘要:为了探讨天然沸石对NH4+的吸附规律,以浙江缙云出产的粒径为2~ mm的天然斜发沸石为实验材料,进行吸附等温线实验和吸附动力学实验。结果表明,实验沸石对NH4+的吸附等温线符合Langmuir公式, mol·kg-1;实验沸石对NH4+的吸附反应符合一级动力学方程, h-1。通过监测溶液中各阳离子浓度的变化,可确定沸石晶体内与NH4+进行交换的主要离子为Ca2+和Na+,二者占交换总量的96%以上;在交换反应初期,出现了由于沸石晶体中的离子在固液两相中的再分配所造成的离子交换的不等量现象。
关键词:天然沸石;吸附等温线;吸附动力学;离子交换
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2006)02-0219-05
表1 浙江缙云天然斜发沸石的主要化学成分[17]
Table 1 Major chemical ingredients of the clinoptilolite produced in Jinyun, Zhejiang Province
样品号
w(沸石)/%
w(化学成分)/% 1)
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
H2O
1
65

-

2
70

3
71

-
1) 沸石中还含有 Cu、Pb、As、Be、Zr、Ni、P、Mo、Sn、Ga、Cr、V、Yb、Y、Nb、La 等微量元素
沸石是1756年由瑞典矿物学家Cronstedt发现的,其分子式通式为Mn/2·Al2O3·xSiO2·yH2O,式中M为碱金属和碱土金属阳离子[1],易被溶液中其它阳离子所替换,使沸石具有离子交换特性。实验沸石为天然斜发沸石,其离子交换选择性由强到弱的顺序依次为[2]:Cs+→Rb+→K+→NH4+→Pb2+→Ag+→ Ba2+→Na+→Sr2+→Ca2+→Li+→Cd2+→Cu2+→Zn2+。沸石对液相中NH4+的吸附包括表面的物理吸附和离子交换作用两部分,物理吸附主要由沸石表面的色散力、静电力和毛细力等产生,与一般多孔性材料的吸附过程相同。离子交换是沸石晶体内部阳离子与NH4+交换的化学过程,可用公式Zn-·Mn++nNH4+Û Zn-·nNH4++Mn+来表示。两种吸附作用的主要差别就在于离子交换作用具有高度的选择性。在实验中将两种吸附作用的吸附总量称之为沸石对氨氮的吸附量[3-6]。自20世纪70年代以来出现了关于沸石吸附处理氨氮废水的实验报道,Kom