用磷酸铵镁制备废水中氨氮吸附剂的研究.pdf

用磷酸铵镁制备废水中氨氮吸附剂的研究 王丽娟，孙体昌，郑亚杰 北京科技大学环境工程系，北京 (100083) E-mail：qiaoannuo9624@ 摘 要：化学沉淀法去除废水中的氨氮效果较好同时可以回收再利用氨氮，但因沉淀剂价格 昂贵导致处理成本较高。对化学沉淀法所产生的磷酸铵镁进行焙烧后的产物作为废水中氨氮 吸附剂进行了研究，结果表明，采用磷酸铵镁焙烧回用法可以去除废水中的氨氮。磷酸铵镁 的最佳焙烧条件为100℃，焙烧时间2h ，在该条件下磷酸铵镁由晶态变为非晶态。当pH=10 ， 焙烧产物用量为2g/L 时，吸附30min 氨氮去除率可达 89.9%。研究表明，氨氮的吸附符合 Langmuir 吸附等温式。 关键词：氨氮，磷酸铵镁，焙烧，吸附 1. 引 言 近年来，随着城市人口的日益膨胀和工农业的不断发展，水环境污染事故屡屡发生，对 人、畜构成严重危害。氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一，许多湖泊和水库因氨氮的 排放造成水体富营养化，严重威胁到人类的生产生活和生态平衡。水体污染，特别是水体富 营养化已经成为我国经济发展重要的影响因素[1] 。 目前氨氮处理使用性较好的技术有生物脱氮法，氨吹脱汽提法，折点加氯法，离子交换 法等，这些方法的缺点是只能去除而不能回收氨氮[2] 。国内外许多学者都对化学沉淀法进行 了研究[3~6] 。此法在去除废水中氨氮的同时，得到的MgNH PO （MAP ，俗称鸟粪石）是许 4 4 多农作物所需的一种复合肥料，能够将废水中的氨氮进行有效回收再利用。影响化学沉淀法 实际应用最主要的因素是由于沉淀NH4+所需的药剂(镁盐和磷酸盐)价格较高，而鸟粪石价格 较低，出路有限，经济上难以承受，使得该工艺的实际应有受到了限制[7] 。为了有效的降低 处理成本，增加化学沉淀法在实际应用中的可行性，从循环经济的角度考虑，将废水中的氨 氮以氨水的形式回收，是解决氨氮废水污染问题的最佳方案。因此作者以实验室模拟氨氮废 水为试样，将化学沉淀法的沉淀产物 MgNH4PO4 焙烧处理后再加入废水中进行吸附试验， 目的是使焙烧后的固体产物作为废水中氨氮的吸附剂，而焙烧过程中所产生的氨气可以回收 利用。主要研究了焙烧温度、焙烧时间、反应pH 值及焙烧产物用量对氨氮去除率的影响， 确定了试验的最佳条件，证明用 MgNH4PO4 焙烧后的产物做为废水中氨氮的吸附剂是可行 的。用X 衍射方法研究了焙烧产物的组成，并分析了氨氮的吸附机理。 2. 材料与方法 2.1 试验水样及药品 用去离子水和NH Cl 配制成氨氮质量浓度约50 mg/L 的溶液作为模拟氨氮废水水样（以 4 下简称原水），pH 值在7.8 左右。实际质量浓度以试验时检测为准。 主要化学药剂：MgCl ·6H O、Na HPO ·12H O、NH Cl 和NaOH 等，均为分析纯。 2 2 2 4 2 4 2.2 磷酸铵镁的制备方法 原水氨氮浓度为200mg/L，pH 为11，沉淀剂为MgCL ·6H O 和Na HPO ·12H O，按照 2 2 2 4 2 N 、Mg、P 物质的量之比为1:1.2:1 加入沉淀剂，搅拌时间为10min，静置时间为10min，制 得后续试验所需要的MgNH PO ·6H O 。过滤后在烘箱中40 ℃烘干4h ，装入试剂瓶，避光保 4 4 2 - 1 - 存。 2.3 试验方法 焙烧试验：取一定量的磷酸铵镁放入已知质量的试样袋密封。当烘箱升温到设定温度时， 把试样袋放入，开始计时，计时完毕后关掉烘箱取出后在干燥器中冷却到室温后称重，计算 出失重率，然后放置在干燥器中保存备用。磷酸铵镁焙烧