改性沸石吸附柱去除氨氮的研究毕业论文

1、摘 要 氨氮是引起水体富营养化和环境污染的重要物质，采用沸石去除水中氨氮是水污染控制领域的研究热点之一。沸石是一种廉价的非金属矿物，具有独特的吸附和离子交换性能。天然沸石在改性过程中, 硅的质量分数显著减少，而钠的质量分数增多. 这样有利于NH4+-N的交换反应，因此改性沸石对氨氮的吸附NH4+-N的性能加强。本研究首先对天然沸石进行了改性，确定了最佳的改性条件，并通过采用动态法研究改性沸石吸附柱去除微污染水源中氨氮的规律，包括改性沸石的粒径大小、入水流速、初始氨浓度等参数的影响，绘制穿透曲线。通过研究，本文得出了以下结论：沸石改性的最佳条件为：NaCl溶液浓度3mol/L，水浴温度7075，时间3h；NaCl改性沸石的去除率明显高于未改性的。相比之下对氨氮的去除率增加了8%；沸石粒径越小，去除率越高，改性效果越好。沸石粒径在0.5-1mm是对氨氮的去除率最高；入水流速越小，改性沸石对氨氮的去除率越高；废水的初始浓度越低，改性沸石对氨氮的去除率越高。最高可到达74%.关键词：改性沸石 氯化钠 氨氮 吸附 AbstractAmmonia-nitrogen(NH4+)is an impor

2、tant contaminant foreutrophication of water bodies and environmental pollution. Zeolite is a cheap non-metallic minerals,with unique adsorption and ion -exchange performance。 After natural zeolite is modified quality score of silicon significantly reduces，And quality score of Sodiumincreases。It helps in ammonium-ion exchange， so dsorption performance of modified zeolite strengthens。Atfirst the natural zeolite was modified by chemical approaches in the research,and choose thebest modifyingconditi

3、on of zeolite.Then study its treatment effect of low concentration NH4+in columnreactor and draw breakthrough curve, investigating such factors as pellet size, velocityof flow and nitial ammonia concentration etc. The main results of this research were as follows:Under these circumstances:,c=3mol/l,T=7075,the modification time3hours，we can get the the right modified zeolite; removal efficiency of zeolite modified withfor ammonia nitrogen is significantly higher than unmodified 。In contrast to ，r

4、emoval rate of ammonia nitrogenincreasesby 8%;The smaller the modified zeolite particle size, the higher the modification ；the water velocity is smaller, removal of ammonia nitrogen is higher;wastewater concentration is lower, the modified zeolite of removal rate of ammonia nitrogenis higher . The highest removal rate can reach 74 percent .Key words：modified zeolite NaCl ammonia nitroge wastewater adsorption / 目 录1 绪论11.1 水体中氨氮污染现状概况11.1.1 水体中氨氮污染的现状11.1.2各国水质中氨氮的标准11.1.3氨氮的来源11.1.4 氨氮的危害21.2 水中

5、氨氮污染物的处理技术与进展21.2.1 物理技术21.2.2 化学技术41.2.3 生物法61.3沸石矿物简介71.3.1沸石的资源分布71.3.2沸石的矿物学特征81.3.3 沸石的物理化学性能81.3.4沸石的用途91.4.5沸石改性的方法101.4 沸石在水处理中的应用研究121.4.1沸石在水处理中的应用121.4.2沸石的应用前景161.4.3沸石的应用中存在的问题171.5本课题研究的目的与意义172.1实验容和技术路线192.1.1实验研究容192.1.2实验的技术路线192.2实验材料与方法192.2.1实验材料192.2.2 实验药品192.2.3 实验仪器与设备202.2.4 实验方法203实验结果与分析213.1氨氮校准曲线213.1.1 氨标准适用溶液213.1.2校准曲线的绘制213.1.3水样的测定213.2沸石最佳改性条件的确定223.2.1沸石吸附氨氮的机理223.2.2 沸石最佳改性条件的确定3. 3改性沸石吸附柱去除氨氮的研究253. 3.1动态吸附实验253. 3.2结果与讨论263.4小结314误差分析与展望32总结33参考文献34英文文献原文英

6、文文献译文致.1 绪 论1.1 水体中氨氮污染现状概况1.1.1水体中氨氮污染的现状水是最丰富而分布又最广泛的自然资源,它在国民经济中占有重要的地位，优质清洁的水源是人类生存和发展的基础。我国是一个资源型缺水的国家和水质型缺水的国家。联合国规定,地区年人均水资源量小于1700m3,称为资源型缺水。我国人均水资源,已不足世界人均水平的1/4,是一个资源型缺水的国家。同时,因为水源的水质达不到国家规定的饮用水水质标准,我国还是一个水质型缺水的国家。而且水资源受污染严重，82%的城市河段不适宜作饮用水源，93%的城市地下水受到污染。当前，水资源已经成为制约我国社会经济发展的重要因素之一。作为有机生命体的重要组成元素，氮在自然环境中存在一个循环过程。由于城市人口集中和城市污水处理能力相对不利，以与农业生产大量使用化学肥料，使地表水体中的氨氮达到了较高的浓度。根据2004-2005年中国环境状况公报的统计，我国七大水系中，珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河污染严重。而氨氮是其中的主要污染物。自2001年以来，我国的氨氮排放总量呈逐年递增的趋势，2005年，我国氨氮排放量更

7、是达到了149.8万吨(其中，工业排放量为52.5万吨，生活排放量为97.3万吨)，所以对水中氨氮的处理已成为我国水污染控制领域一个重要的研究容。1.1.2各国水质中氨氮的标准目前，氨氮污染是我国饮用地表水中普遍存在的。美国、前欧共体和WHO所制定的饮用水标准，代表了目前世界的先进水平。由于常规处理难以去除氨氮，且西方国家近年水源保护较好，原水氨氮浓度不高，因此各国饮用水标准中对氨氮的规定不一。WHO的饮用水水质准则、EC的饮用水水质指令、USEPA的美国饮用水水质标准中，WHO要求饮用水的氨氮不大于0.5mg/L：EC要求饮用水的氨氮不大于0.05mg/L，最高不得超过0.5mg/L：USEPA虽然没有对氨氮提出直接要求，但是对氨氮的转化物硝盐氮()要求浓度lmg/L。国外饮用水标准中对氨氮限值在饮用水标准中对氨氮有规定的主要是欧洲国家，其他如美国、日本都没有规定2。我国新颁布的饮用水卫生标准对氨氮的规定是等效采用国外标准，作为非常规监测项目3。规定氨氮的标准值为0.5mg/L。我国生活饮用水水源水质标准将饮用水水源分为、两级，其中对原水氨氮的规定是：级、级0.5mg/L。1.1.3

8、氨氮的来源氨氮( ammonia and nitrogen, 简称 NH3 -N) , 指水中以游离氨( NH3) 和铵盐( NH4+ ) 形式存在的氮, 两者的组成比决定于水的pH 值和温度,当 pH 值偏高时,游离氨的比例较高, 反之, 则氨盐的比例较高,水温则相反。水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物,焦化、 合成氨等工业废水, 以与农田排水等。生活污水中平均含氮量每人每年可达 2. 5 kg 4. 5 kg,雨水径流以与农用化肥的流失也是氮的重要来源。另外,氨氮还来自钢铁、石化、焦化、合成氨、发电、水泥等化工厂向环境中排放工业废水、 含氨的气体、粉尘和烟雾;随着人民生活水平的不断提高, 私家车也越来越多,大量的自用轿车和各种型号的货车等交通工具也向环境空气排放一定量含氨的汽车尾气。这些气体中的氨溶于水中,形成氨氮。1.1.4 氨氮的危害（1)对人体健康的影响氮在自然环境中会进行氨的硝化过程,即有机物的生物分解转化环节,氨化作用将复杂有机物转换为氨氮, 速度较快; 硝化作用是在亚硝化菌、 硝化菌作用下, 在好氧条件下, 将氨氮氧化成硝酸盐和亚硝酸盐; 反硝

9、化作用是在外界提供有机碳源情况下,由反硝化菌把硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气。氨氮在水体中硝化作用的产物硝酸盐和亚硝酸盐对饮用水有很大危害。硝酸盐和亚硝酸盐浓度高的饮用水可能对人体造成两种健康危害4。长期饮用对身体极为不利, 即诱发高铁血红蛋白症和产生致癌的亚硝胺。硝酸盐在胃肠道细菌作用下, 可还原成亚硝酸盐, 亚硝酸盐可与血红蛋白结合形成高铁血红蛋白,造成缺氧。(2) 对生态环境的影响氨氮对水生物起危害作用的主要是游离氨,其毒性比铵盐大几十倍, 并随碱性的增强而增大。氨氮毒性与池水的 pH 值与水温有密切关系, 一般情况, pH值与水温愈高, 毒性愈强, 对鱼的危害类似于亚硝酸盐。鱼类对水中氨氮比较敏感, 有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害为:摄食降低, 生长减慢; 组织损伤, 降低氧在组织间的输送;鱼和虾均需要与水体进行离子交换( 钠, 钙等) , 氨氮过高会增加鳃的通透性,损害鳃的离子交换功能; 使水生生物长期处于应激状态, 增加动物对疾病的易感性, 降低生长速度;降低生殖能力, 减少怀卵量,降低卵的存活力, 延迟产卵繁殖。急性氨氮中毒危害为: 水生生物表现为亢奋、 在水中丧失平衡、 抽搐,严重者甚至死亡。1.2 水中氨氮污染物的处理技术与进展过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。目前，主要的脱氮方法有生物硝化反

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