由于工业和农业的迅速发展及城市化程度的提高,工业废水和生活污水排放量增加,水污染成为了一个亟待解决的问题。近年来,发生了水环境污染的突发事件,其中,氨氮废水的污染引起了广泛关注。因此,氨氮废水的处理是科学研究中的挑战,也是当前水处理行业的重要任务。传统的氨氮废水处理方法具有投资和运行成本高、处理效率低、操作困难等缺点。解决氨氮污染的关键是选择和确定最佳的处理技术,探索稳定性好,能耗低,去除率高的氨氮废水处理方法。吸附法由于其操作简单、运行成本低和材料来源广等优点,使其独具优势。沸石是一种具有良好氨氮吸附性能的天然吸附材料。我国拥有丰富的沸石储量和低廉的价格,利用沸石处理废水中的氨氮绝对是一种很有前途的方法。天然沸石由于其固有的理化性质而具有特定的吸附性质,被广泛应用于氨氮吸附的实验研究和实际工程。但有一个普遍问题:天然沸石的吸附能力不甚理想,要使处理水质达到相关标准,往往需要投加大量的沸石。因此,为了进一步提高天然沸石对氨氮的吸附性能,需要进行特定方法改性以提高它的孔隙和阳离子交换容量。本研究选用河南巩义天然沸石作为研究对象,分别采用:盐酸、氢氧化钠、氯化钠、硝酸银、氯化铜、氯化锌对其进行改性,然后对比天然与改性沸石对模拟氨氮废水的吸附效果。考察了pH值、温度、转速、投加量等实验条件对吸附效果的影响,对吸附过程的热力学和动力学进行了分析拟合,并运用SEM(扫描电镜)、BET(比表面积测试)、XRD(X射线衍射)对天然及改性沸石进行了表征。实验结果表明:1)天然沸石吸附氨氮的最佳实验条件为180r/min、pH值6.5、投加量10g/L、30℃、吸附时间120min,氨氮初始浓度50mg/L时,投加粒径为60-80目的天然沸石,在最佳实验条件下,天然沸石对氨氮的去除率达52.31%,吸附容量2.62mg/g;2)本文用到的改性方法中:盐酸改性、氢氧化钠改性和氯化锌改性对河南巩义沸石吸附氨氮的能力没有提升作用,硝酸银改性、氯化钠改性和氯化铜改性能不同程度的增强河南巩义沸石对氨氮的吸附能力,改性效果最佳的是硝酸银,其次是氯化钠,氯化铜改性效果相对稍差;3)硝酸银改性的实验方法为:100mL质量分数为0.5%的硝酸银溶液中投加60-80目的天然沸石1.5g,在30℃的恒温震荡箱中120r/min条件下震荡12h后取出,用去蒸馏水清洗数次,直至清洗液中检测无Ag~+,85℃下烘干水分后封存备用;4)改性沸石吸附氨氮的最佳实验条件为180r/min、pH值6.5、投加量5g/L、30℃、吸附时间120min。氨氮初始浓度50mg/L时,投加粒径为60-80目的改性沸石,在最佳实验条件下,改性沸石对氨氮的去除率达95.22%,吸附容量9.52mg/g;5)由正交实验数据分析可知:天然沸石及改性沸石对氨氮的吸附过程中,各因素的主次顺序为:吸附时间>投加量>pH值>沸石粒径>温度,其中吸附时间和投加量对实验结果影响显著、pH值和粒径对实验结果具有一定影响,相对而言温度对实验结果的影响不明显;6)Langmuir吸附等温线能很好的描述天然及改性沸石吸附氨氮的行为,这说明:沸石对氨氮的吸附以化学吸附为主;7)热力学分析结果表明,改性沸石及天然沸石对氨氮的吸附过程为放热过程、自发进行;8)准二级反应动力学模型拟合效果优于准一级反应动力学,这进一步验证了天然及改性沸石吸附氨氮存在化学过程。