为了探索寻找到一种价格低廉、效果明显的降低水体氨氮和磷含量的方法，对具有资源丰富、价格便宜的膨润土灰进行了改性及吸附氨氮和磷的静态试验研究，结果表明：对膨润土进行酸、碱、盐和热改性后氨氮的吸附效果有所不同，顺序依次为：热＞碱＞盐＞酸；对膨润土进行酸、碱、盐和热改性后对磷的吸附效果也不同，顺序为：盐>热>酸>碱。技术经济比较，热改性膨润土对氨氮的吸附容量大，而盐改性膨润土对磷的吸附容量大，在两种情况下膨润土是较理想的吸附剂。膨润土
水源水中较高浓度的氨氮和磷对环境危害较大,并且氨氮会随着时间的延长而使其浓度在水体中迅速增加[1-5],如何高效、低成本去除饮用水中氨氮和磷物质一直困扰着这方面的科研者。去除氨氮和磷的技术很多，但是由于存在着处理费用高，不易操作管理，产生二次污染等问题，所以，寻找一种高效、廉价的污水净化材料已成为解决水问题的突破口之一。鉴于以上因素吸附法具有良好的发展空间。目前水处理中常用的吸附剂主要有活性炭、沸石、活性白土、膨润土等，膨润土在我国储藏量都很大，是继美国之后的第二膨润土资源大国[6]。它主要是跟交换性的阳离子(钾离子、钠离子、钙离子、镁离子等)和晶体边缘破键上的阳离子进行交换[7]。膨润土资源丰富，价格便宜，对水中一些危害物质的去除有较好的去除效果，所以将膨润土应用于水处理方面还是有开发前景的。膨润土
1 试验部分
1.1 试验材料
本试验采用纯NH4-Cl 配制的含氮水样。配制氨氮浓度约为25 mg/L，将0.095 g 的氯化铵（干燥好的）加入1 000 mL 无氨水，定容到1 L 容量瓶中。每天配制新的水样，并对氨氮浓度进行校订，用容量瓶保存。硫酸（H2SO4），1+1；过硫酸钾，50 g/L;抗坏血酸，100 g/L；钼酸盐溶液；磷标准使用溶液：2 mg/L；质量分数为1%的NaOH 溶液；质量分数为1%的HCl 溶液。
1.2 试验方法
1.2.1 氨氮浓度的分析方法
氨氮浓度测定方法采用的是纳氏试剂比色法（GB7479-87）。利用碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，其色度与氨氮含量成正比，一般将波长设为420 nm，测其吸光度，并计算其含量。
1.2.2 磷浓度的分析方法
总磷浓度测定采用钼酸盐分光光度法（GB11893-89）测定。用移液管分别吸附不同体积的磷标准溶液至50 mL 比色管中，稀释至刻度，加入1 mL 抗坏血酸溶液，30 s 后加2 mL 钼酸铵溶液充分混匀,进行显色。在室温下放置10 min 后测定吸光度。
1.2.3 膨润土改性方法
膨润土酸改性：配制体积比分别为0.5%，1.0%，5.0%，10.0%，15.0%的盐酸（浓度为36%）溶液，分别取出80 mL，放入5 个100 mL 烧杯中，每个烧杯中分别加入8 g 膨润土，每个烧杯均用玻璃棒搅拌均匀使之充分混合，静置浸泡12 h，将其洗至中性，在烘箱中于105 ℃下烘2 h。
膨润土碱改性：配制质量浓度百分比分别为0.5%，1.0%，5.0%，10.0%，15.0%的氢氧化钠溶液，分别取出80 mL，放入5 个100 mL 聚乙烯烧杯中，每个烧杯中分别加入8 g 膨润土，每个烧杯均用玻璃棒搅拌均匀使之充分混合，静置浸泡12 h，将其洗至中性，在烘箱中于110 ℃下烘2 h。
膨润土盐改性：配制质量浓度百分比分别为0.5%，1.0%，5.0%，10.0%，15.0%的氯化钠溶液（同样方法配制不同百分比的铝盐溶液）分别取出80mL，放入5 个100 mL 烧杯中每个烧杯中分别加入8 g 膨润土，每个烧杯均用玻璃棒搅拌均匀使之充分混合，静置浸泡12 h，在烘箱中于110 ℃下烘2 h。膨润土热改性：将预处理过的膨润土取出50 g，称出5 份10 g，将其分别置于马弗炉中加热，设定温度分别为200，300，400，500，600 ℃在每个温度下焙烧2 h。膨润土经过上面方法处理后，通过改性膨润土对氨氮和磷吸附效果的比较，寻找膨润土的最佳改性方法。
2 膨润土改性及其对氨氮去除效果的试验研究
2.1 膨润土改性及其对氨氮的去除效果
在六联搅拌机中的15 个试验杯（分3 组，5 个试验杯加入不同浓度酸改性膨润土；5 个加入不同浓度碱改性膨润土；5 个加入不同浓度盐改性膨润土）中，每个试验杯中分别放入300 mL 氨氮含量为31.15 mg/L 的水样，室温，200 r/min，1 h，再静置10 min，用0.45 μm 滤膜进行过滤，测定经过改性膨润土处理后水样的氨氮含量。试验结果见图1。
从上面数据的变化规律图中可以看出，随着酸、碱、盐三种物质的体积比增大，他们对氨氮的去除率反而下降，这是因为H+与NH4+在吸附水中氨氮过程中，存在着竞争吸附。另外可以看到膨润土经过3 种改性后最高氨氮去除率可分别达到45%，72%，47%左右。平均去除效率分别达到了30.8%，46.8%，45.8%。相比较而言，膨润土进行酸、碱、盐和热改性后氨氮的吸附顺序依次为：碱＞盐＞酸。
2.2 膨润土热改性及其对氨氮的去除效果
往5 个试验杯中分别加入5 g 不同温度下改性的膨润土，每个试验杯中分别放入300 mL 氨氮含量为31.15 mg/L 水样。室温，200 r/min,1 h，再静置10 min，用0.45 μm 滤膜进行过滤，测定经过不同改性膨润土处理后水样的氨氮含量。试验结果见图2。
从上图中可以看出膨润土在400 ℃之前，去除氨氮的效率越来越高，到400 ℃时对氨氮的去除效率最高达到了58.5%，但超过400 ℃后去除效率反而下降。这是由于400 ℃改性的膨润土，吸附剂孔隙中一些的杂质没有完全去除，孔隙的吸附面积没有达到最大，而温度高于各自温度的最佳值时，吸附剂内部的晶格结构受到了严重的破坏，层与层，孔道与孔道之间塌陷，降低了其吸附能力。在200℃时，吸附剂内部孔道通达，上述两种物质可对氨氮起到双重作用，经过高温焙烧后，由于结构中的碳粒会失去活性，导致吸附能力有所下降。
2.3 膨润土改性对氨氮的去除规律
不同的改性条件将导致膨润土对磷有不同的去除效果，其中，酸改性、铝盐改性、热改性均能不同程度的提高膨润土对磷的去除效果。盐的去除效果相对酸改性和热改性要好得多，改性的效果最明显。不同改性膨润土对氨氮的平均去除规律见图3。
3 膨润土改性及其对磷去除效果的试验研究
3.1 膨润土改性及其对磷的去除效果
分别称取经过不同改性后的膨润土2 g，投到一系列已加入25 mL 浓度为2 mg/L 磷溶液的250 mL锥形瓶中，加塞后恒温震荡，在50 r·min-1 下吸附70min 后，取上清液过微孔滤膜，测定滤液中磷浓度，试验结果见图4。
膨润土在酸改性条件下，膨润土对磷的平均去除率为75.2%，从上图还可以看出，在酸浓度为5%的情况下，改性效果最明显。酸度的增加，会使膨润土的骨架结构塌陷，比表面积和孔体积减小，导致去除率下降。在碱性改性条件下，膨润土对磷的平均去除率仅为42%，远远小于酸改性后的去除效率，这是由于OH-与结构中的Ca2+、Mg2+形成的Ca(OH)2、Mg(OH)2 等沉淀物堵塞膨润土的孔穴，不能进行正常的离子交换和吸附，在实际生产工艺中没有应用价值。在铝盐改性条件下，膨润土对磷的平均去除率约为80.4%，因为增加Al3+的浓度可以加快Al3+水解产生产生的阳离子插入到膨润土层间。在Al3+质量分数为5%时，增加Al3+的浓度，对磷的去除效果没有提高，说明此时的改性已经达到饱和，此时水解长生的Al3+已充分进入膨润土层间，Al3+和膨润土的阳离子已充分的完成了交换，此刻增加Al3+的浓度不能再提高对磷的吸附效果。
3.2 膨润土热改性及其对磷的去除效果
分别称取经过不同温度改性的膨润土2 g，投到一系列已加入25 mL 浓度为2 mg/L 磷溶液的250 mL锥形瓶中，加塞后恒温震荡，在50 r/min 下吸附70min 后，取上清液过微孔滤膜，测定滤液中磷浓度，试验结果见图5。从实验结果分析，经过热改性的膨润土的平均去除率为78.2%，相对于天然的膨润土，去除率提高了近10%，此外随着温度的升高，对磷的去除率先增加，而后随着温度的增加，使得对磷的去除率开始下降。
在100～400 ℃阶段，温度的升高使得膨润土中的一部分羟基脱失，断键的增加使得膨润土的比表面积增大，故膨润土对磷的去除率增加，超过400℃时，结构开始破裂，层间的阳离子缩合到结构骨架上，其独特的卷边片状物也剥落，有利吸附的结构遭到破坏，对离子的交换吸附性能就开始降低。
3.3 膨润土改性对磷的去除规律
不同的改性条件将导致膨润土对磷有不同的去除效果，其中，酸改性、铝盐改性、热改性均能不同程度的提高膨润土对磷的去除效果。盐的去除效果相对酸改性和热改性效果要好的多，改性的效果最明显。不同改性膨润土对磷的平均去除规律见图6。
4 结 论
（1）选用400 ℃热改性膨润土，对氨氮的最高去除率为58.6%，平均去除率为47.5%；选用5%的铝盐改性膨润土，对磷的平均去除率为80.4%。
（2）经不同方法改性的膨润土，对氨氮的去除能力依次为：热改性膨润土﹥氢氧化钠改性膨润土﹥氯化钠改性膨润土﹥盐酸改性膨润土；对磷的去除能力依次为：铝盐改性膨润土﹥热改性膨润土﹥盐酸改性膨润土﹥氢氧化钠改性膨润土。
