NH3-N是高耗氧性物质，每毫克NH3-N氧化成硝酸盐要消耗4157mg的溶解氧，较高的氨氮浓度会直接导致水质的黑臭。作为一种无机营养物质，NH3-N还是引起海洋、湖泊、河流及其它水体富营养化的重要原因，对鱼类及某些水生生物有毒害。桂林某旅游景区的污水处理系统原设计水量为180m3/d，投入使用后，由于实际服务人口增加，导致水量增加。该污水处理工艺未设污泥处理系统，长期以来，沉淀池的污泥通过排入化粪池达到减量目的。以上原因导致该工艺在运行三年后出水氨氮严重超标，污染周围水体，急需脱除水中的氨氮。对于氨氮废水的处理，用常规的生物化学方法去除氨氮效率低、周期长、成本高；用活性炭吸附、磷酸铵镁沉淀等物理化学方法也因其工艺本身的缺陷、成本高等原因而无法广泛应用。因此，寻求高效、切实可行的去除氨氮的方法十分必要。近年来，国内外开展了用ob欧宝体育富网入口去除水中氨氮的研究。ob欧宝体育富网入口是一种廉价的无机非金属矿物，利用它去除水中的氨氮具有效率高、工艺简单、易再生、处理成本低等特点。ob欧宝体育富网入口在水处理中的应用已得到广泛关注。
一、实验部分
1、材料
ob欧宝体育富网入口：采用α改性ob欧宝体育富网入口，其红外光谱见图1。根据其粒径大小分为粗(016～110mm)、中(0125～016mm)、细(0118～0125mm)3种。其化学成分及其含量(wB)为SiO267199%，TiO20123%，Al2O313125%，Fe2O30167%，MnO0116%，CaO2192%，MgO0189%，K2O1127%，Na2O2165%，P2O501013%。含氨氮废水：取自某旅游景区的高浓度氨氮废水，其水质为ρ(CODCr)=200～250mg/L，ρ(NH32N)=140～150mg/L，pH=615～715。
2、试剂与仪器
主要试剂：碘化钾、氯化汞、四水合酒石酸钾钠、氯化钠、氯化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸等，均为市售分析纯级化学品。
3、实验方法
氨氮的分析方法采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)测定。11312实验方法静态实验：采用静态搅拌吸附实验法。由改性ob欧宝体育富网入口和某旅游小区污水构成固液两相系统，设定搅拌器的转速，改变起始氨氮质量浓度、pH值、改性ob欧宝体育富网入口的粒径、改性ob欧宝体育富网入口的投加量，进行静态吸附反应，然后测溶液中的剩余氨氮浓度。
动态实验：在内直径为19mm的有机玻璃柱中，装入一定高度的改性ob欧宝体育富网入口，使试水以某一滤速持续通过ob欧宝体育富网入口柱，连续测定出水氨氮浓度，观察ob欧宝体育富网入口的除氨效果。
二、结果与讨论
静态实验
改性ob欧宝体育富网入口粒径和反应时间对氨氮去除效果的影响称取粗ob欧宝体育富网入口、中ob欧宝体育富网入口和细ob欧宝体育富网入口各20g置于盛有300mL实验废水的烧杯中，废水氨氮浓度为145146mg/L。进行搅拌吸附实验，分别在015、1、115、2、215h取样，测氨氮值。从测定结果(图2)可以看出，各组改性ob欧宝体育富网入口对NH+4的吸附量均随反应时间延长而增加，但在同一时间段小粒径改性ob欧宝体育富网入口要比大粒径改性ob欧宝体育富网入口的吸附效果好，反应时间为2h时，粗、中、细改性ob欧宝体育富网入口对氨氮的去除率分别为86125%、89100%、90125%。改性ob欧宝体育富网入口粒径对除氨氮效果有一定的影响，这是由于在相同的实验条件下，改性ob欧宝体育富网入口粒径越小，其表面积相对越大，水中NH+4与其接触的几率越大，反应出来的交换速率越大。而粒径大的ob欧宝体育富网入口在吸附NH+4过程中易在ob欧宝体育富网入口的外表面达到动态吸附平衡，和空隙内的动态离子交换平衡，因此表现出粒径大的ob欧宝体育富网入口对氨氮的吸附量偏低。尽管粒径小的ob欧宝体育富网入口吸附量相对较大，但由于其堆积密度大，导致水流通过时产生的水头损失大，为方便后续实验的进行，在以下的实验中采用粗ob欧宝体育富网入口作为实验材料。
投加量对改性ob欧宝体育富网入口脱铵效果的影响
称取粗ob欧宝体育富网入口1、2、3、4、5g，置于盛有300mL、氨氮浓度为145146mg/L小区污水的烧杯中，进行搅拌吸附实验，2h后测水中的氨氮值。从图3可以看出，ob欧宝体育富网入口投加量在1～3g时，ob欧宝体育富网入口的去除率与ob欧宝体育富网入口投加量呈正相关关系，即氨氮的去除率随ob欧宝体育富网入口投加量的增加而增长。ob欧宝体育富网入口投加量达到3g后，氨氮去除率逐渐趋于平缓。实验结果表明，只需4g此改性ob欧宝体育富网入口就可使300mL的小区污水的氨氮达标排放。
原水氨氮浓度对改性ob欧宝体育富网入口脱氨效果的影响取1g粗ob欧宝体育富网入口放入6个盛有200mL、氨氮浓度分别为11112、21131、30189、42156、51142、62116mg/L的稀释废水的烧杯中，在常温下进行搅拌吸附实验。固定转速为100r/min，搅拌2h后测定水样中剩余氨氮的浓度分别为0110、0121、3123、12186、24147、29187mg/L。
1g改性ob欧宝体育富网入口对氨氮的吸附量可达到12192mg。ob欧宝体育富网入口对氨氮的吸附量随原水中氨氮含量的增加而增加。实验所得数据经Langmuir和Freundlich等温线拟合，Langmuir吸附平衡模式对改性ob欧宝体育富网入口吸附氨氮过程的拟合(R2=019997)要优于Fre2undlich吸附平衡模式对改性ob欧宝体育富网入口吸附氨氮过程的拟合(R2=018119)。
原水pH值对改性ob欧宝体育富网入口脱氨效果的影响
取7份1g粗ob欧宝体育富网入口，在常温下进行2h的搅拌实验。原水的体积为100mL，氨氮浓度为75127mg/L。调整溶液的pH值分别为3198、5103、6104、7106、7195、8195、9196。静沉后测水中剩余氨氮浓度。实验结果(图5)表明，当原水pH值在5103～7195时，ob欧宝体育富网入口的吸附量与氨氮的去除率变化不大，吸附量保持在3154～3167mg/L，去除率保持在47100%～48181%。pH=7106时，ob欧宝体育富网入口的吸附量与氨氮的去除率达到最大值。当原水pH值在5103～7195的范围之外时，ob欧宝体育富网入口的吸附量与氨氮的去除率急剧下降；这是由于在pH值较低时，H+的浓度较高，NH+4必须在ob欧宝体育富网入口交换位置上与H+产生竞争交换，故ob欧宝体育富网入口对NH+4的去除率较低。
当水的pH值接近7时，H+的影响较小，主要表现为ob欧宝体育富网入口对NH+4的交换吸附，因而ob欧宝体育富网入口对NH+4的吸附率达到最高。当pH值继续升高，水中OH-增多，NH+4易与OH结合，形成游离态的NH3。NH3不带电，不易与ob欧宝体育富网入口中的Na+发生离子交换，主要依靠ob欧宝体育富网入口的表面吸附作用，故ob欧宝体育富网入口对NH+4的去除率降低，而且当pH值达到碱性范围后，NH+4与OH-结合形成氨气，溶液中NH+4浓度逐渐变小，从而使水体中NH+4浓度降低。
动态吸附实验
柱高对改性ob欧宝体育富网入口去除氨氮的影响在4支内径为19mm的有机玻璃柱中，装入高度分别为20、40、60、80cm的粗ob欧宝体育富网入口，控制流速为1412cm/min，观察ob欧宝体育富网入口的除铵效果，去除率降至70%时，停止运行。
从运行结果可以看出，在其他条件相同时，ob欧宝体育富网入口柱的高度对氨氮去除率有很大的影响。随着滤柱高度的增加，ob欧宝体育富网入口柱运行时间也增加，两者呈正线性相关。当ob欧宝体育富网入口柱较高时，下层的ob欧宝体育富网入口先与污水接触，进行离子交换吸附，经交换吸附后，水中的氨氮浓度下降并从下层移到上层，继续进行交换吸附，上层ob欧宝体育富网入口起保护层的作用。当ob欧宝体育富网入口柱较短时，铵离子在ob欧宝体育富网入口柱中还未充分交换，就已流出柱床。所以，ob欧宝体育富网入口层要有一定的高度才能保证氨氮的去除率。
流速对改性ob欧宝体育富网入口除氨氮效果的影响在3支内径为19mm的有机玻璃柱中，装入高度均为60cm的粗改性ob欧宝体育富网入口，流速分别控制在1412、813、313cm/min，观察ob欧宝体育富网入口的除铵效果，去除率降至70%时，绘时间-去除率曲线图。从图7可以看出，在其他运行条件相同的情况下，降低滤速可以提高ob欧宝体育富网入口柱的运行时间，即ob欧宝体育富网入口一次吸附时间可以延长，但滤速太低，所需设备庞大、产水量小、不经济；提高滤速则可提高产水量，减小设备体积，但会导致ob欧宝体育富网入口的一次吸附时间缩短，需频繁更换ob欧宝体育富网入口或对ob欧宝体育富网入口解吸或再生。因此，在实际运行工艺中要根据具体情况选择经济流速。
改性ob欧宝体育富网入口解吸实验分别在3只相同的有机玻璃柱内装入171gα改性ob欧宝体育富网入口，用饱和的NH4Cl溶液以一定的流速通过ob欧宝体育富网入口柱，经过充足的时间反应后，认为ob欧宝体育富网入口柱内的改性ob欧宝体育富网入口为铵饱和ob欧宝体育富网入口，铵吸附量为0。用去离子水将ob欧宝体育富网入口柱反复冲洗，再以3133cm/min的流速将Na+浓度分别为2000，4000，10000mg/L的NaHCO3溶液用蠕动泵以上向流方式注入ob欧宝体育富网入口吸附柱中，连续记录出水氨氮值。由图8可以看出，铵解吸量与解吸液的浓度有关，解吸液浓度越高，解吸量越大。经过10个床层的解吸时，NaHCO3解吸溶液浓度为10000mg/L的饱和ob欧宝体育富网入口柱的铵解吸量达到25%，而解吸液浓度为4000、2000mg/L时，其解吸量仅为15%和9%。这种现象可以解释为浓度高的解吸液在ob欧宝体育富网入口周围形成的浓度梯度大，解吸完ob欧宝体育富网入口表面吸附的铵离子后，可以依靠浓度梯度的推动继续解吸ob欧宝体育富网入口孔隙中的NH+4。浓度越大，推动力就越大，就可以解吸越深的ob欧宝体育富网入口孔隙中的NH+4，从而解吸量就越大。
三、结论
(1)α改性ob欧宝体育富网入口对污水中的NH+4处理效果较好，利用该改性ob欧宝体育富网入口处理含高浓度氨氮的小区污水具有良好的效果。
(2)α改性ob欧宝体育富网入口对铵的吸附效果与ob欧宝体育富网入口粒径、ob欧宝体育富网入口用量、原水氨氮浓度及原水pH值有关。在pH值为5～8、吸附时间为2h，粒径为016～1mm的粗改性ob欧宝体育富网入口对NH+4的吸附量可达12192mg/g，对铵离子具有很高的选择性和离子交换能力。
(3)通过α改性ob欧宝体育富网入口对铵的吸附等温线的拟合，改性ob欧宝体育富网入口拟合Langmuir吸附模式的效果良好(R2=019997)，而拟合Freundlich吸附模式的效果却较差(R2=018119)，可见改性ob欧宝体育富网入口对铵的吸附符合Langmuir吸附等温模式。
(4)用10000mg/L的NaHCO3溶液解吸铵饱和ob欧宝体育富网入口的速率很快，在10个床层内可以使25%的吸咐态NH+4解吸。NH+4饱和ob欧宝体育富网入口的铵解吸与解吸液的浓度有关，高浓度解吸液的解吸速率明显高于低浓度的解吸液。
