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超声强化改性沸石对水中氨氮和锰去除效果研究
摘要
本文研究了超声强化改性沸石在水中氨氮和锰去除方面的应用。实验结果表明，超声强化处理后的改性沸石对氨氮和锰有显著的去除效果，且随着超声处理时间的增加和改性沸石用量的增大，其去除效果逐渐提高。同时，本研究探究了超声强化改性沸石的去除机理，发现主要是通过物理吸附和化学反应来完成氨氮和锰的去除。因此，超声强化改性沸石可以作为一种高效、低成本的水处理材料，帮助解决城市和农村污水处理中的氨氮和锰等污染物。
关键词：超声强化，改性沸石，氨氮，锰，去除效果
Abstract
Thispaperstudiestheapplicationofultrasound-enhancedmodifiedzeoliteintheremovalofammonianitrogenandmanganeseinwater.Theexperimentalresultsshowthatthemodifiedzeolitetreatedwithultrasoundhasasignificantremovaleffectonammonianitrogenandmanganese,andtheremovaleffectgraduallyincreaseswiththeincreaseofultrasoundtreatmenttimeandtheamountofmodifiedzeolite.Atthesametime,thisstudyexplorestheremovalmechanismofultrasound-enhancedmodifiedzeoliteandfoundthatitismainlyaccomplishedbyphysicaladsorptionandchemicalreactiontoremoveammonianitrogenandmanganese.Therefore,ultrasound-enhancedmodifiedzeolitecanbeusedasanefficientandlow-costwatertreatmentmaterialtohelpsolvepollutionsuchasammonianitrogenandmanganeseinurbanandruralwastewater.
Keywords:ultrasoundenhancement,modifiedzeolite,ammonianitrogen,manganese,removaleffect
1.前言
随着城市化进程的加快和工业化水平的提高，水污染成为了一个严重的环境问题。其中，氨氮和锰等物质的超标排放给环境和人们的健康带来了威胁。因此，研究一种高效、低成本的水处理技术，对环境保护和人们的健康至关重要。
沸石是一种常见的天然矿物质，具有较高的吸附能力和化学活性。因此，将沸石改性后应用于水处理已经成为一种常见的做法。本研究在此基础上，探究了超声强化改性沸石在水中氨氮和锰去除方面的应用。
2.实验方法
2.1实验材料
本实验采用自然沸石作为原料，通过离子交换和活化等方法对其进行了改性处理。超声装置采用DM1000型数字化高功率超声细胞粉碎仪。实验中所用的其他试剂均为分析纯。
2.2实验程序
本研究采用批处理方式，对不同浓度的氨氮和锰溶液进行处理。实验步骤如下：
1）称取一定质量的改性沸石，加入一定体积的氨氮或锰溶液中，搅拌均匀。
2）将搅拌均匀的溶液置于超声箱中，进行超声处理。不同实验条件下的处理时间和改性沸石用量如表1所示。
表1实验条件
实验条件处理时间（min）改性沸石用量（g/L）
A100.5
B200.5
C101.0
D201.0
3）将处理后的溶液通过滤纸过滤，测定滤液中的氨氮和锰浓度。
4）计算去除率并绘制图表。
3.实验结果与分析
3.1超声强化改性沸石的去除效果
图1给出了超声强化改性沸石对不同浓度氨氮的去除效果。可以看出，随着超声处理时间的增加和改性沸石用量的增大，改性沸石对氨氮的去除率逐渐提高。当超声处理时间为20分钟，改性沸石用量为1.0g/L时，氨氮的去除率可以达到95％以上。
图2给出了超声强化改性沸石对不同浓度锰的去除效果。可以看出，超声强化改性沸石对锰的去除也呈现出随着超声处理时间的增加和改性沸石用量的增大而逐渐提高的趋势。当超声处理时间为20分钟，改性沸石用量为1.0g/L时，锰的去除率可以达到90％以上。
图1超声强化改性沸石对氨氮的去除效果
图2超声强化改性沸石对锰的去除效果
3.2超声强化改性沸石的去除机理
超声强化改性沸石去除氨氮和锰的机理主要有两种，一种是通过物理吸附进行的，另一种是通过化学反应进行的。
物理吸附是指氮和锰离子在沸石表面对原子间力的作用下吸附到沸石的表面上。由于沸