离子交换富集回收生活污水超滤膜滤后出水的氨氮

1.2动态吸收柱实验

如图1所示,构建动态吸收柱实验装置,动态吸收柱实验包括吸收和解吸2个过程。首先通过吸收曲线测定不同水样在强酸树脂柱和沸石柱中的穿透点和吸收量。之后,测定解吸曲线,并分析氨氮富集效果。

吸收柱有机玻璃管(高18cm,内径2.4cm),其中填充12cm高的树脂或沸石。吸收流速14.4mL˙min-1,出水氨氮浓度达到进水的5%时认为吸收柱穿透;解吸液为10g˙L-1NaCl溶液,解吸流速5.6mL˙min-1,出水中不再含有氨氮时认为解吸完全。

动态吸收柱实验过程中,假设吸收柱穿透前的氨氮被完全吸收,则穿透吸收量的计算公式如下:

1.3药剂和分析方法

实验药品包括氯化铵、氯化钙和氯化镁(均为分析纯)。静态批式实验中,用去离子水配制不同氨氮浓度溶液(5、10、20和50mg˙L-1)。动态吸收柱实验中,用去离子水配模拟3种水样,水样1仅含40mg˙L-1氨氮,水样2含40mg˙L-1氨氮+20mg˙L-1钙+20mg˙L-1镁,水样3为实际生活污水经过超滤膜浓缩反应器富集去除有机物后的出水,其离子组成见表2。

实验中氨氮测定采用国家环境保护标准-纳氏试剂法(HJ533-2009)。

2结果与分析

2.1静态批式实验

2.1.1不同吸收剂的吸收量比较

不同氨氮质量浓度(5、10、20和50mg˙L-1)下,4种吸收剂的吸收量测定结果如图2所示。

图2不同氨氮质量浓度下的吸收量和去除率

在低氨氮浓度下,同一离子交换剂的吸收量随着浓度增大而增大。在相同氨氮浓度下,吸收量主要与吸收剂类型有关。在4种离子交换剂中,强酸树脂、天然沸石和改性沸石的吸收量较大,能达到2.0mg˙g-1以上。同时由于氨氮初始浓度低,去除率基本都在90%左右,三者的差别不明显。弱酸树脂吸收量小,去除率为40%~55%,可以归因于弱酸性阳树脂的中性盐分解容量很低甚至为0,难以对强酸弱碱盐(如氯化铵)进行交换。由此,可以认为低氨氮浓度下,氨氮去除率主要取决于吸收剂性能(类型)。

图3pH和硬度对吸收容量的影响

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