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氨氮是导致水体富营养化的一种重要的污染物质,随着世界人口的增长和工农业生产的迅速发展,氨氮排放量逐年增加,对水体造成了严重的污染,故而国家对氨氮制定了严格的排放标准。传统氨氮废水生化处理方法存在占地面积大、易受温度影响等缺点,沸石离子交换法处理低浓度氨氮废水在一定程度上可以解决选择吸附氨氮的问题,但也存在交换容量低、容易穿透及重复使用率低等问题,因此开发高效、运行费用低、稳定脱除氨氮的方法显得尤为重要。阳离子交换树脂对水中的氨氮具有选择吸附性和吸附能力强等特点,同时离子交换工艺占地面积小,处理快速、高效,因此本论文试图研发离子交换法处理低浓度氨氮废水的技术和工艺。 本文通过比较001×7、D001和D113三种树脂对氨氮的静态饱和吸附容量,确定选用001×7树脂进行模拟氨氮废水处理实验。通过静态吸附实验,考察了pH值、温度、氨氮浓度、吸附时间、竞争性阳离子种类及浓度对001×7树脂静态吸附氨氮效果的影响,并从热力学、动力学方面对吸附过程进行分析,研究了001×7树脂对氨氮的吸附特性;通过动态吸附实验,考察了进水流量对001×7树脂动态吸附氨氮的影响,并探讨了001×7树脂吸附氨氮后的再生条件。研究表明:⑴静态吸附实验表明:相比于D001和D113树脂,001×7树脂对氨氮的吸附能力更强,30℃下,001×7树脂饱和氨氮吸附容量为52.88 mg/g;模拟氨氮废水不调pH值(pH=6.7)时,001×7树脂对氨氮吸附效果最佳,吸附平衡时间为60 min;废水中存在竞争性阳离子Na+、Ca2+、Mg2+和Fe3+离子会对001×7树脂吸附氨氮产生一定的干扰。⑵热力学研究表明,001×7树脂对氨氮的吸附平衡符合Langmiur吸附等温方程,吸附过程为熵增加(ΔS0>0)的吸热(ΔH0>0)反应,且可自发进行(ΔG0<0);准一级动力学模型和实验数据有良好的相关性,液膜扩散是001×7树脂吸附氨氮过程的主要控速步骤。⑶动态吸附实验表明,流化离子交换系统进液流量40 mL/min最为适宜,树脂吸附达平衡后用3/4湿树脂体积的4%NaOH溶液再生30 min,树脂再生率为93.7%,达到再生重复利用的要求。在最适动态吸附—再生条件下,001×7树脂吸附NH4+-N维持了良好的吸附性能和机械性能,重复使用10次树脂再生率维持在93.5%。