氨氮是水环境中氮存在的主要形态之一,是引起水体富营养化和其他环境污染问题的一种重要污染物。活性炭作为一种优良的吸附剂,在去除水体中各类污染物时有广泛应用。本研究通过复合改性方法制备载钠活性炭并应用于水体中NH4+-N的吸附。首先采用氧化／酸化预处理原始活性炭,再用浸渍法负载钠离子,所得改性样品分别标记为AC/N-Na和AC/HCl-Na。制备实验表明：两种载钠活性炭对氨氮的吸附效能相比原料(AC)均有明显提高,其中氧化-载钠复合处理的载钠活性炭样品(AC/N-Na)的吸附效能最高,q。值为1.18 mg/g。实验室制备的适宜条件为：HN03浓度5 mol/L, HCl浓度5 mol/L, NaCl溶液浓度0.5mol/L,温度25℃。本研究采用扫描电镜(SEM)、比表面积及孔容分析、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)等现代分析手段对产物进行了分析表征。结果表明,载钠活性炭表面性质相比原料更加光滑、均质。AC/N-Na的层片结构明显,碳架表面发生部分塌陷；AC/HCl-Na表面碳架较为完整,并有细小颗粒物均匀分布于表面。载钠改性后活性炭的比表面积和孔容降低,且活性炭样品主要为中孔结构。AC/N-Na和AC/HCl-Na表面均检测出乙酸钠化合物,证实了Na离子成功负载于活性炭表面。改性活性炭表面的含氧官能团增加,活性炭表面极性的增强有助于表面活性位点与金属离子Na+的相互作用。在去除NH+4+-N的研究中,随着水溶液中的初始NH4+-N浓度增大,活性炭对NH4+-N的去除效率逐渐降低。载钠活性炭在各个初始浓度梯度下的去除率都明显高于原料活性炭,且AC/N-Na的去除率高于AC/HCl-Na。两种改性活性炭的吸附效能(q。)随pH变化呈先增高,再降低的趋势,最高去除效率出现在pH值6.43处。,因而中性pH环境有利于载钠活性炭对NH4+-N的去除。去除率随反应时间变化显著,三种样品均表现出随反应时间增加,吸附率不断升高,直至达到最高吸附率后吸附饱和出现平台的整体趋势。吸附热力学研究表明：四种等温吸附方程均可在一定精度上拟合三种材料吸附NH4+-N过程的热力学过程,并可用于预测和估算吸附参数。整体而言,Langmuir吸附模型拟合精度最高,说明NH4-离子在表面的吸附过程主要是均匀的单分子层吸附,且活性炭表面吸附位能量分布较为均质。吸附动力学研究表明准二级动力学模型和颗粒内扩散模型均可用于模拟NH4+-N在活性炭样品上的吸附动力学过程。根据R2值可知,准二级动力学模型可更好地模拟吸附动力学过程,而颗粒内扩散模型说明吸附过程主要分为三个阶段,NH4+-N在AC/HCl-Na内的传质优于AC/N-Na和AC。通过以上实验,可以推测NH4+-N在活性炭表面的吸附机理主要是离子交换。首先,氧化／酸化预处理增加了活性炭表面的活性吸附位点(酸性官能团)数量和强度；其次,载钠反应可以使负载在活性炭表面的Na+离子进一步与NH4+离子交换,从而提高对NH4+-N的吸附效能；最后,载钠后活性炭表面的静电吸附作用和表面电位变化也对NH4+-N吸附有积极作用。