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氨氮是水污染中最常见的一种污染物,其来源广泛,可导致水体富营养化和水体环境恶化,对生态环境和人类健康都有非常严重的影响,因此,氨氮废水的污染控制是十分重要的。非金属矿物材料膨润土资源丰富、价格低廉,具有良好的吸水性、膨胀性和吸附性,应用广泛,已成为一种对环境友好的吸附剂。本文主要以钠基膨润土和致孔剂Na HCO3为主要原料并通过挤压抛圆造粒的方式制备了膨润土颗粒,通过XRD、XRF与SEM等对钠基膨润土粉末和其成型颗粒进行了结构、组分和形貌表征测试分析。采用正交试验探索了颗粒成型工艺条件对氨氮废水吸附性能的影响,并全面研究了膨润土成型颗粒的添加量、吸附时间、溶液p H和浓度等不同条件下对氨氮废水吸附性能的影响,通过实验得出了处理氨氮废水的优化条件。另外,对膨润土颗粒吸附氨氮过程的动力学与热力学进行了分析。最后,研究了膨润土颗粒作为猫砂的实际应用。本文在以上工作基础上,主要得到了以下结论:(1)钠基膨润土具有良好的吸附性能,通过挤出造粒的方式将膨润土粉末制成颗粒,避免了粉末在使用中易粘结难分离的缺点,不仅操作方法简单,而且成型颗粒易于控制。(2)表征测试分析表明成型颗粒与原土粉末主要成分均为Al2O3和Si O2,膨润土成型颗粒与粉末有明显的不同,呈片层状且内部有明显的孔洞,添加的致孔剂Na HCO3有效地改善了颗粒的孔结构。(3)挤出抛圆制备颗粒对氨氮吸附的影响因素优先顺序是依次是抛圆速度、加水量、挤出速度和抛圆时间。以500 g膨润土粉末为基准,加水量为150 m L,挤出速度为9 r/min,抛圆时间为3 min,抛圆速度为25 r/min时,膨润土颗粒制备较佳;在此造粒条件下,致孔剂Na HCO3与膨润土粉末质量比为1:25,膨润土颗粒添加量为60 g/L、吸附时间为6 h,溶液p H为8~9时,所制备的膨润土颗粒吸附性能较好。(4)室温下,膨润土颗粒对氨氮废水的吸附更符合准二级动力学吸附模型。在温度为298K、313K和328K条件下,膨润土颗粒对氨氮的吸附与Freundlich方程拟合接近,相关系数均达到0.99以上。热力学研究发现吉布斯自由能ΔG<0、焓变ΔH>0,熵变ΔS>0,表明膨润土颗粒对氨氮的吸附是以物理吸附为主的可自发进行的过程,吸附过程吸热,但吸附热较小。膨润土颗粒对氨氮的吸附热力学和动力学研究结果表明:膨润土颗粒对氨氮的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附。(5)膨润土原料无毒无味无腐蚀,成型颗粒无粉尘,作为猫砂能够解决家庭宠物的粪尿排泄物污染问题,有利于室内清洁卫生和宠物的健康生长,其颗粒吸水性能好、结团迅速且强度高,能够包裹并吸附宠物排泄物及异味。本文为膨润土颗粒的制备及其对氨氮废水的处理提供了理论依据,同时对膨润土颗粒作为猫砂使用的应用研究具有一定的参考价值。