氨氮是引起地表水体富营养化和污染的环境因子,经济有效地控制水体氨氮污染一直是当今环境治理的重要工作。由于生物活性在低温环境下（<5℃）受到严重抑制,常用的硝化-反硝化脱氮工艺在冬季寒冷条件下并不适用。本课题采用天然沸石作为吸附剂去除地表水中低浓度氨氮,提出硝酸钠溶液浸渍联合焙烧改性工艺提升天然沸石吸附容量,通过对沸石结构表征揭示了改性机理,开展了吸附动力学、吸附等温和吸附热力学研究,通过分批吸附实验分析了共存离子、p H、温度和投加量等对氨氮去除效果的影响,同时进行了连续吸附实验研究。硝酸钠溶液浸渍联合焙烧改性效果优于单一焙烧和单一硝酸钠溶液浸渍改性。硝酸钠溶液浓度为3.00mol/L、焙烧温度为673K时制备得到改性沸石性能最优。当氨氮溶液浓度为5mg/L且投加量为0.60g/L时,该沸石对氨氮的去除率高达81.68%,远远优于天然沸石的41.80%。该沸石同时也拥有较好的再生能力,在通过再生液循环处理6次后对氨氮的吸附率高达79.34%。改性后的沸石引入了大量可用于离子交换的Na+,较天然沸石增加了302.44%,改性沸石中孔比例亦增加;通过扫描电镜观察到改性沸石表面更加粗糙,表面非均一性显著增加。残留的硝酸盐有助于增强天然沸石的热稳定性,从而保持其结构完整性。天然沸石和改性沸石都符合准一级动力学模型,改性沸石的吸附速率远远大于天然沸石的吸附速率,颗粒内扩散模型表明改性沸石内氨氮扩散速率为天然沸石的2倍。对于天然沸石,Langmuir等温模型表现出了更好的拟合关系,而Freundlich等温模型则更适用于改性沸石的吸附情况,主要原因可能归结于改性沸石的粗糙表面。改性沸石的饱和吸附容量16.96mg/g,较未改性沸石增加了43.97%。改性沸石吸附热力学中的吸附自由能△G<0,这说明了改性沸石的吸附行为是自发的;吸附焓变△H为29.32k J/mol,说明了改性沸石中阳离子与氨氮的交换行为是吸热的;熵变△S为116.40k J/（mol·K）,说明改性沸石对氨氮的吸附为熵增型反应,离子交换过程增大了体系的混乱程度。一定温度范围内,升高温度增强氨氮在沸石内部的离子运动使得扩散加快,从而提升氨氮去除效率。当处理浓度为5mg/L的氨氮溶液时,改性沸石的最佳投加量为0.60g/L;改性后沸石的零电荷点由天然沸石的6.58增至8.70,这意味着钠离子的引入;改性沸石去除氨氮的最适宜p H范围为5-8,p H过小或过大都会影响沸石的吸附效果;考察了阴阳离子与氨氮共存时改性沸石对氨氮去除能力,结果表明只要有其他离子存在改性沸石对氨氮的吸附率都受到了干扰,且吸附能力随着共存离子浓度的增加而显著减弱,影响大小分别为K+>Na+>Mg2+和SO42->Cl->NO3-;改性沸石吸附的主要机理是离子交换,因此对尿素和青霉素等非阳离子污染物没有吸附作用。关于连续吸附实验中影响改性沸石吸附氨氮的因素,氨氮溶液流量越小、起始进水氨氮浓度越低、柱深越高,则改性沸石吸附柱的吸附容量越大,同时其工作时间越长。在相同实验条件下,改性沸石的工作时间远远大于天然沸石,当进水流量为20m L/min、初始氨氮浓度为5mg/L、柱深为8cm时,天然沸石的吸附容量为2.18mg/g,在运行了1500min后到达饱和,而改性沸石的吸附容量为6.81mg/g,穿透时间为3840min,远远优于天然沸石的吸附能力。本课题通过硝酸钠溶液浸渍和焙烧对天然沸石联合改性,充分利用的Na+离子交换作用和NO3-受热分解改善孔结构作用,联合提升天然沸石对氨氮的吸附性能,使改性剂利用最大化,同时避免了传统盐溶液改性沸石后洗涤环节产生的二次污染,这对大批量工业应用的成本控制具有积极意义。