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沸石是一种硅铝酸盐,其化学组成可表示为(M2+2M+)***2?nH2O(m=2~10,n=0~9),式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子,M+代表Na+、K+等一价阳离子,为一种弱酸型阳离子交换剂。在沸石的三维空间结构中,具有规则的孔道结构和空穴,使其具有筛分效应,交换吸附选择性、热稳定性及形稳定性等优良性能。天然沸石的种类很多,用于去除氨氮的主要为斜发沸石。斜发沸石对某些阳离子的交换选择性次序为:K+,NH4+>Na+>Ba2+>Ca2+>Mg2+。利用斜发沸石对NH4+的强选择性,可采用交换吸附工艺去除水中氨氮。交换吸附饱和的拂石经再生可重复利用。溶液pH值对沸石除氨影响很大。
即KaB=(A)znA(Bn)nB/(B)znB(An)nA,式中(An),(Bn)表示阳离子A及B在平衡溶液中当量浓度;(A)z,(B)z表示阳离子A及B在沸石上的当量部分;nA,nB表示在A及B的交换反应化学方程式中A及B的克分子数。沸石有特定的阳离子交换顺序,通常斜发沸石的阳离子交换顺序为:Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+>Ba2>Sr3+>Ca2+>Mg2+。常规强酸性树脂的阳离子选择顺序为[7]:Fe3+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+>Li+。在干扰阳离子特别是水中有Ca2+、Mg2+存在时。