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抗菌沸石是一种常见的无机抗菌材料。由于传统的抗菌沸石只具有抗菌能力,缺少去除其他有害物质的能力,所以限制其在再生水处理领域的应用。寻求一种可以同时去除水中多种污染物的材料受到广泛关注。针对再生水处理问题,研究制备可同时去除氨氮和有害细菌的抗菌吸附材料具有重要的意义。本文对抗菌吸附材料的制备、实际应用、吸附饱和材料再生及抗菌吸附材料的微观结构观测等方面进行了研究。
首先分别选取硝酸银、硝酸锌、硫酸铜三种溶液制备抗菌吸附材料,结果表明硝酸银溶液制得材料的抗菌性能最好并有助于氨氮的去除。最佳制备条件为:AgNO3用量85mg/g,pH值6~7,制备时间120min,制备温度40℃,转速150r/min。优化后材料的载银量为49.79mg/g。将该材料应用于再生水处理,在实际二沉出水中混合投加抗菌吸附材料0.5g/L和沸石2g/L条件下,反应时间120min,该材料的杀菌率99.89%,剩余活菌浓度80cfu/L,氨氮去除率64.7%,剩余氨氮含量8.36mg/L,两项水质指标均达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)的要求。
其次进行续批式试验确定抗菌吸附材料连续使用次数,其在第1批次使用后脱氮能力下降,杀菌率在第3批次试验后也明显降低,重复脱氮能力较差。对吸附饱和材料进行再生研究,NaCl浸泡再生的效果明显优于加热再生。5%NaCl溶液浸泡60min后再生的抗菌吸附材料的氨氮去除率达到71.4%,剩余氨氮含量为5.72mg/L,可以达到城市杂用水要求。
最后,采用SEM、XRD对抗菌吸附材料的微观结构进行了分析研究,发现载银后的沸石结构没有发生改变,银离子与沸石中的钠离子发生交换,以离子形式存在于沸石中。有少数的AgNO3没有完全洗脱,在烘干过程中分解形成Ag2O团聚于沸石孔道中。本论文的研究成果对于简化再生水处理流程,降低再生水处理成本具有重要意义。制备出的抗菌吸附材料在再生水处理领域将具有广阔的应用前景。