焦化废水含有高浓度的氨氮（通常500-1500mg/L），传统的蒸氨法能耗巨大，生物法则受限于高毒性。沸石吸附法因其对NH₄⁺的高选择性和高容量而备受青睐，但吸附饱和后沸石的再生是一个技术瓶颈。常规的碱液或盐液化学再生法，不仅消耗大量化学药剂，而且产生高浓度氨氮和盐的混合再生废液，氨氮的回收利用困难。电化学再生法，利用电解水在阴极产生OH⁻，在沸石孔道内营造局部强碱性环境，使吸附的NH₄⁺被OH⁻原位脱附并以NH₃的形式逸出，而无需向整个再生液中投加大量碱。这是一种绿色的、可同时实现沸石再生和高浓度氨氮回收的技术。

  本研究首先对商业ZSM-5沸石进行了温和的碱化处理（如NaOH溶液处理），在保留其微孔结构的同时，引入了丰富的介孔。这一改性不仅提高了NH₄⁺在沸石孔道内的扩散速率，也增加了表面负电荷密度，使得其对NH₄⁺的吸附容量提升了约50%。将此碱改性沸石填充于一个可通电的吸附柱中，处理焦化废水中的氨氮。当吸附穿透后，向柱两端施加直流电场，以沸石填充床作为阴极。在电场作用下，水分子在阴极被还原，产生OH⁻离子和氢气。局部的强碱性使得吸附在沸石位点上的NH₄⁺迅速与OH⁻结合生成游离的NH₃，并随微小的氢气泡和循环的少量再生液一同被带出柱子，进入气体吸收瓶。在吸收瓶中，高浓度的NH₃被稀硫酸吸收，生成高纯度的硫酸铵溶液，可直接作为化工产品或肥料原料。

  实验结果显示，电化学再生法对沸石上氨氮的脱附效率超过90%，远高于同等条件下通入NaOH溶液的化学再生法。经过8个“吸附-电化学再生”循环，沸石的吸附容量和氨氮回收率保持稳定，且再生液中的氨氮浓度是原废水的30倍以上。整个再生过程仅消耗电能，不使用任何化学酸碱，真正实现了废水中氨氮的高效去除、沸石的绿色再生和氨资源的高值回收闭环。

标签: