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　　沸石离子交换法脱氨

　　沸石有特定的阳离子交换顺序，通常斜发沸石的阳离子交换顺序为：Cs+>Rb+> NH4+ > K+ > Na+>Li+>Ba2>Sr3+>Ca2+>Mg2+。常规强酸性树脂的阳离子选择顺序为：Fe3+> Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+ >Li+。在干扰阳离子特别是水中有Ca2+、Mg2+存在时，选择斜发沸石脱铵的效果更好。

　　(一)原理

　　沸石与NH4+的交换过程可用下式表示：X+Z-+NH4+→NH4+Z-+X+，Z表示铝硅酸盐的阴离子格架，X表示交换离子。通常此过程在沸石耗尽后，一般对其进行再生。

　　沸石柱床再生的方法有三种：

　　(1) 化学再生，即用含有适当再生剂(H2SO4、HCl、HNO3、NaOH、NaCl)的液相处理所用过的斜发沸石。化学再生的过程实际上是离子交换过程的逆过程，可表示如下：NH4+Z-+X+→X+Z-+NH4+，其中Z表示铝硅酸盐的阴离子格架，X表示Na或H。

　　(2) 热再生，即将用过的沸石加热到不同的温度(300～600℃)进行再生。有报道沸石经热再生后，NH4+去除能力有显著的提高。

　　(3) 生物再生，借助硝化菌实现沸石再生。最早的生物再生法是Semmens等于1977年试验提出的，实际上是用含硝化菌的NaNO3溶液冲洗沸石，用Na+置换出NH4+，再用硝化菌进行硝化。

　　(二)影响因素

　　交换容量和吸附速率是评价沸石性能的两个关键指标。影响沸石离子交换性能的因素较多，其中主要的影响因素有：pH值、流量、沸石粒径、水质、沸石床高度等。

　　1. pH值

　　一般控制pH 4～8。pH过低时H+会与NH4+发生交换竞争，因为NH4+直径为0.286nm， H+直径为0.240nm，两者均可以进入沸石孔道。pH过高时，水中主要以NH3的形态存在。

　　2.水流量

　　实验表明，在较长的水力停留时间即较小的进水流量条件下，无论对于粗颗粒沸石还是粉末状沸石，氨的去除率均较原来高。

　　3. 沸石粒径

　　一般采用20～80目的沸石。粒径小，沸石相对富集，接触表面较大，交换容量相对较大，且粒度越细，氨的去除速率越快。科学家研究发现，粒径减小，静态吸附容量会有明显的增加。粒径越小，交换动力学状况越好，但水头损失增大，因此不宜过小。

　　4.水质

　　水中的部分阳离子会产生交换竞争。一般K+为主要的干扰离子，Ca2+、Mg2+、Na+的影响较小，其影响程度随着浓度的上升呈较为均匀的增加。科学家研究发现，Ca2+、Mg2+、Na+、K+4个干扰阳离子中，K+对NH4+的离子交换过程抑制作用最明显，可使氨的去除率减少20%以上。

　　5.沸石床高度

　　在同一水流速下，沸石的厚度对氨的穿透有一定的影响。厚度低，流速较小，有可能造成配水不均;厚度高，流速大，有可能造成氨的流失。同时，沸石床高度对交换容量也有一定影响。此外，沸石的预处理、进水氨的浓度对沸石离子交换性能也有一定的影响。科学家研究发现，澳大利亚天然沸石改成Na型沸石后，氨的去除率最高。试验中氨进水浓度分布在25～40mg/L时，出水降至1mg/L以下，最佳吸附容量为4.5mg(氨)/g(沸石)。Abd EI-Hady等发现反复地对沸石进行预处理，可以显著提高沸石的性能。另外，斜发沸石交换氨的总能力会随氨的初始浓度降低而降低。

　　四、结语

　　沸石离子交换法是一种深度水处理技术，可完全去除水中的氨氮，适用于过滤的二级或三级处理。与人工合成的离子交换树脂相比，在有干扰阳离子特别是水中有Ca2+、Mg2+存在时，有更好的脱氨氮效果。沸石在许多国家广泛存在且成本低廉，从经济的观点来看，用沸石离子交换法脱除水中的氨氮也是可行的。