文 献 综 述

随着我国工农业的迅速发展，氨氮的排放总量和浓度越来越大，使得我国地表水氨氮含量严重超标^[1].2013年的中国环境公报显示，氨氮排放量为245，4万吨，是黄河流域和珠江流域的主要污染物。

地表水中氨氮污染的来源很多^[2]，各种各样的工业生产活动都会产生大量的浓度颇高的氨氮废水。因为行业不同，排放的氨氮的浓度相差甚远，而同类行业不同企业排放的氨氮浓度也会因为生产工艺的地域条件而不同^[3-4]。超过一定浓度的氨氮会使给水厂的正常供水出现一系列重大问题。氨氮需要而且必须在加氯消毒前去除，因为它能和氯气发生反应产生氯胺，氯胺是致癌物质，对人类健康存在巨大威胁^[5]。

因此，氨氮的去除方法愈加被关注，近年来，国内对氨氮的高效去除方法相继展开了大量的研究^[6]。其中沸石去除氨氮废水也有了长足发展。沸石是一种富含水分并且具有多孔道架状结构的硅铝酸盐，且具有吸附和离子交换特性^[7],离子交换法作为去除废水中离子众多的新型方法，越来越受到关注^[8]是一种安全优良的净化剂。

去除废水中的氨氮，主要可以从人造沸石的物理方法吸附和化学方法吸附两方面进行研究。物理方法即人造沸石拥有较大的吸附量，这是因为人造沸石具有独特的孔道结构，它可以吸附并储存大量的物质，并且有研究发现沸石的内表面竟可以达到千余平方米/每克^[9-10]。化学方法即人造沸石具有离子交换性能。人造沸石的孔穴中含有的K 、Na 、Ca2 等阳离子与晶体架构的结合不牢固，很容易与溶液中的阳离子发生交换作用，交换后的人造沸石晶格架构不会被破坏，沸石中铵离子和钠离子的交换式很典型的过程^[11]，相关的扩散系数的报道很多，DePalli,S.M^[12]等人经过研究表明，这些离子在交换过程中主要是微孔扩散阻力，同时大孔扩散阻力也起作用。离子交换过程主要有七个步骤^[13]（1）沸石分子筛颗粒外部主流液体中交换离子的对流扩散运动；（2）沸石分子筛颗粒周围滞留液膜中交换离子的扩散运动；（3）沸石分子筛颗粒内部交换离子的扩散运动；（4）交换离子在沸石分子筛的固定集团上按化学计量关系进行的交换反应；（5）被交换离子在沸石分子筛颗粒内部进行的扩散运动；（6）被交换离子穿过滞留液膜的扩散；（7）被交换离子在主流液体中的对流扩散运动。人造沸石的离子交换具有很明显的选择性，其主要与人造沸石孔穴的大小，Si/Al的高低以及阳离子的性质有关。

超声的介入大大改善液膜控制的传质过程和孔道纳米尺寸效应。 超声强化沸石主要是由于超声空化伴随的附加效应使边界层液薄膜变薄，为离子提供能量克服：”孔道纳米尺寸效应”，减小传质阻力；超声可能使水合离子的水化层变薄，易于扩散到孔道中，这也可能是超声强化吸附传质的原因。同时由于超声强化的机理，从而提高人造沸石的吸附效率。超声强化不仅可以提高吸附效率还可以提高吸附剂的单位吸附量。

吸附平衡理论

吸附过程中，固液两相经过充分的接触后，最终将达到吸附与脱附的动态平衡。达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量，常用qe（mg/g）表示。早期的吸附平衡理论基础是建立在固体吸附剂对气体吸附的基础上的，经过一百多年的发展，取得了长足的进步^[14]。主要依据Gibbs吸附热力学等理论，出现了Langmuri单层吸附方程等理论方程^[15]。

吸附机理

吸附作用机理主要有：离子交换吸附机理、表便配位络合吸附机理、共沉淀吸附机理等。此外，吸附作用主要有吸附质与吸附剂之间的范德华力、化学键力和或静电引力所引起，与此相对应，可将吸附分为三种基本类型：物理吸附、化学吸附和交换吸附。在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在，难于明确区分。