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钠化沸石去除稀土矿区废水中氨氮性能及机制研究

         
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氨氮高效吸附材料的研制及酸性氨氮尾水的处理对离子型稀土矿区生态环境建设具有重要的意义。通过浸渍法制备钠化改性沸石(NZ-NaCl),研究不同改性条件对其吸附氨氮的影响,并借助比表面积分析测试仪(BET)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线荧光光谱分析仪(XRF)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等对改性前后的沸石进行结构表征。结果表明,NaCl改性可促进天然斜发沸石对氨氮的吸附性能,1 mol·L^(-1) NaCl溶液在常温下、固液比(m∶V)为1∶5改性5 min时制备的NZ-NaCl材料对氨氮的平衡吸附容量达到11.12 mg·g^(-1),是天然沸石的2.62倍,在实际稀土矿区废水应用中,NZ-NaCl投加量为0.02 g·mL^(-1)时对氨氮、稀土元素、Pb和Cd的去除率分别为100%、96.2%、99.8%和47.0%,显著高于天然沸石。NaCl改性增加了沸石比表面积,裸露内部的片层结构和孔道,出现类纳米纤维的柱状体;同时Na置换了沸石空穴中其他阳离子的吸附位点,降低了沸石吸附氨氮的空间位阻,加快了内扩散,释放了更多NH 4+的吸附位点,进而提高NZ-NaCl对氨氮的吸附和交换性能。此外,在吸附去除氨氮过程中NZ-NaCl比天然沸石有更多的结合形态。研究结果对进一步研发高性能沸石吸附材料,改进稀土矿区酸性氨氮废水治理技术具有重要参考价值。

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