法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料的制備及其BAF脫氮特性研究

法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料的制備及其BAF脫氮特性研究

摘要：

氮污染是當(dāng)今水環(huán)境中的一個主要問題，對于氮的高效去除已經(jīng)成為研究的熱點。本研究以法桐樹皮和沸石為原材料，通過物理混合和熱解-煅燒-浸漬的方法制備了一種新型多孔碳-沸石復(fù)合填料。利用SEM、XRD、FTIR、BET等分析技術(shù)對制備材料進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明，制備材料具有多孔結(jié)構(gòu)，以及較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。此外，通過批式吸附實驗和模擬填料緩沖池脫氮實驗研究了該填料在水中的脫氮性能。實驗結(jié)果表明，法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料對硝酸鹽和銨離子有較好的吸附能力，并且在水處理中可以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的脫氮。

1.引言

氮污染嚴(yán)重影響了水體的生態(tài)系統(tǒng)和人類健康，因此高效去除水中的氮成為當(dāng)代環(huán)境科學(xué)研究的重要課題。生物濾池（BiologicalAeratedFilter，BAF）是一種常用的廢水處理技術(shù)，在脫氮方面具有較好的效果。為了進(jìn)一步提高BAF對氮的去除效率，研究人員開始探索新型的填料材料。

2.實驗部分

2.1材料制備

本實驗采用法桐樹皮和沸石作為原材料，通過物理混合和熱解-煅燒-浸漬的方法制備了法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料。首先，將法桐樹皮和沸石按一定比例物理混合，并進(jìn)行熱解處理，制得碳-沸石復(fù)合物。然后，將碳-沸石復(fù)合物進(jìn)行煅燒，提高其熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。最后，利用浸漬法將復(fù)合物浸漬入法桐樹皮中，制備多孔碳-沸石復(fù)合填料。

2.2材料表征

通過SEM觀察材料的表面形貌，結(jié)果顯示制備的多孔碳-沸石復(fù)合填料具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)；XRD分析表明，填料中的沸石晶體結(jié)構(gòu)沒有明顯的改變；FTIR分析顯示，碳和沸石之間有較好的結(jié)合關(guān)系。

3.結(jié)果與討論

3.1吸附實驗

將制備的法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料與硝酸鹽、銨離子溶液進(jìn)行批式吸附實驗，吸附后的溶液經(jīng)過濾后測定其濃度。實驗結(jié)果顯示，填料對硝酸鹽和銨離子有較好的吸附能力，隨著填料用量的增加，吸附效果逐漸增強(qiáng)。

3.2模擬脫氮實驗

將制備的填料裝置在模擬BAF的填料緩沖池中，以模擬真實的廢水處理過程。將負(fù)載了填料的緩沖池通入含有大量氨氮和硝酸鹽的廢水，通過不同的實驗條件進(jìn)行脫氮實驗。結(jié)果顯示，在適宜的實驗條件下，法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料能夠穩(wěn)定地將廢水中的氨氮和硝酸鹽去除，去除率可達(dá)90%以上。

4.結(jié)論

本研究成功制備了一種法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料，并對其進(jìn)行了表征和脫氮性能研究。實驗結(jié)果表明，法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料具有良好的吸附能力和脫氮性能，可望成為一種高效的水處理填料。此外，本研究的方法和結(jié)果對于開發(fā)新型多孔碳-沸石復(fù)合填料具有一定的指導(dǎo)意義通過對制備的法桐樹皮-沸石多孔釋碳填料的表征和脫氮性能研究，發(fā)現(xiàn)該填料具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，沸石晶體結(jié)構(gòu)沒有明顯改變，并且碳和沸石之間有較好的結(jié)合關(guān)系。吸附實驗結(jié)果表明，填料對硝酸鹽和銨離子有較好的吸附能力，并隨著填料用量的增加，吸附效果逐漸增強(qiáng)。模擬脫氮實驗結(jié)果顯示，在適宜的實驗條件下，填料能夠穩(wěn)定地將廢水中的氨氮和硝酸鹽去除，去除率可達(dá)90%以上。因此，法桐