Page 185 - 《精细化工》2022年第7期

第 7 期 黄高鑫，等: 吸附-磷酸铵镁结晶耦合法去除低浓度氨氮 ·1471·

由图 10 和表 6 可知，Langmuir 模型的相关系 不加磷源相比，AC-Mg 对氨氮的最大去除量显著增
2
数 R 较大，所以 Langmuir 模型能更好地描述 AC-Mg 大，说明氨氮在 AC-Mg 表面生成磷酸铵镁晶体，从
对氨氮的等温吸附过程。温度由 15 ℃升高至 45 ℃ 而增大了氨氮的去除效果。在 25 ℃下，AC-Mg 对
时，AC-Mg 对氨氮的吸附量不断增大，45 ℃条件 氨氮的最大去除量为 37.05 mg/g，与 2.4.1 节不加磷
下 AC-Mg 对氨氮的最大吸附量可以达到 6.39 mg/g。 源，在 25 ℃下，AC-Mg 对氨氮的最大吸附量为
因此，以吸附方式去除氨氮过程中，升高温度有利 5.56 mg/g 相比可知，氨氮通过反应生成磷酸铵镁结
于提高 AC-Mg 对氨氮的最大吸附量 [25] 。 晶的去除量为 31.49 mg/g。但是由 25 ℃升高至
2.4.2 添加磷源的吸附等温线 45 ℃，最大去除量降低了 7.29 mg/g，可能是高温
在添加磷源条件下，AC-Mg 对氨氮等温吸附数 条件不利于形成磷酸铵镁结晶的原因 [26] 。
据线性拟合结果如图 11 和表 7 所示。 2.5 温度对氨氮去除效果的影响

反应温度对 AC-Mg 去除氨氮的影响如图 12 所
示。由图 12 可知，反应温度由 15 ℃增加到 25 ℃，
AC-Mg 对氨氮的去除率呈上升趋势。当温度为 25 ℃
时，AC-Mg 对氨氮的去除效果最好，最大去除率为
56.58%，最大去除量为 6.79 mg/g。这是由于温度升
高加剧了氨氮扩散运动，氨氮更容易在 AC-Mg 孔道
内扩散，提高氨氮的吸附效果 [25] 。同时 25 ℃下也
更有利于形成磷酸铵镁晶体 [27] 。当反应温度由 25 ℃
增加到 55 ℃，氨氮的去除效果呈明显下降趋势，
可能是由于 AC-Mg 对氨氮的吸附已经达到平衡，高
温抑制了氨氮形成磷酸铵镁结晶 [26] 。因此，在反应
温度高于 25 ℃下，不利于 AC-Mg 对氨氮的去除。

图 11 添加磷源下 Langmuir 模型线性拟合曲线（a）和
Freundlich 模型线性拟合曲线（b）
Fig. 11 Langmuir model linear fit curves (a) and Freundlich
model linear fitting curves (b) with phosphorus source
图 12 温度对 AC-Mg 去除氨氮的影响
表 7 添加磷源 AC-Mg 对氨氮吸附的 Langmuir 模型和 Fig. 12 Effect of temperature on AC-Mg removal of ammonia
Freundlich 模型线性拟合参数 nitrogen
Table 7 Langmuir model and Frundlich model of AC-Mg
for adsorption of ammonia nitrogen with phosphorus 2.6 pH 对氨氮去除效果的影响
source 溶液初始 pH 对 AC-Mg 去除氨氮的影响如图 13
Langmuir 模型 Freundlich 模型 所示。由图 13 可知，溶液初始 pH 在 7~9 之间时，
温度
吸附剂
/℃ K L/(L/g q e/ R 2 K F/[(mg/ 1/n R AC-Mg 对氨氮的去除效果随着 pH 增加而增大。当
2
1/n
) (mg/g) g)(L/mg) ]
pH 为 9 时，AC-Mg 对氨氮的去除率和去除量达到
AC-Mg 15 0.0081 35.32 0.9912 1.3519 0.5022 0.9082
最大值。之后继续增大溶液初始 pH，氨氮的去除效
25 0.0088 37.05 0.9923 1.7683 0.4664 0.9256
35 0.0065 33.06 0.9953 0.4570 0.5000 0.9503 果呈现不断下降趋势。这一现象与通过吸附法去除
45 0.0053 29.76 0.9879 0.0645 0.5276 0.9553 氨氮的最佳 pH 条件为 7 的研究结果不同 [28-29] ，而
与磷酸铵镁结晶法脱氮除磷的最佳 pH 条件为 9~10
由图 11 和表 7 可知，Langmuir 模型相关系数 的研究结果相似 [30-31] 。由此进一步说明，氨氮在
大于 Freundlich 模型相关系数。因此，Langmuir 模 AC-Mg 表面形成磷酸铵镁结晶是提高氨氮去除效
型能更好地描述 AC-Mg 对氨氮的等温吸附过程。与 果的主要原因。