Laboratory study of ammonium ion removal by using zeolite (Clinoptilolite) to treat drinking water

Abstract

Experimental investigation of ammonium ion removal from drinking water were carried out using natural zeolite (clinoptilolite) fractions of 0.3–0.6 mm and 0.6–1.5 mm. Before using natural zeolite was washed and dried in an oven at a temperature of about 105 °C. Solutions with different ion power (solution 1 – supplied tap water and NH4Cl, solution 2 – distillate water and NH4Cl; initial concentration of ammonium ions of 2 mg/l) were filtrated through an experimental filter column packed with 70 mm and 210 mm of zeolite media for comparison purposes. Comparing the results for different natural zeolite fractions it was determined that the removal is more efficient using a finer fraction. After filtering 30 l of solution 1 through the laboratory- scaled filter column packed with 70 mm height of 0.3–0.6 mm particle size zeolite media and 0.6–1.5 mm particle size, the efficiency fluctuated from 89% to 70% (finer particles) and from 94% to 54% (coarser particles). Comparing the efficiency of ammonium ion removal from solutions with different ion power (solution 1 and solution 2), it was noticed that concentration reached the limit of 0.5 mg/l in the 12th l of solution 1, whereas it was fifty times lower in the 12th l of solution 2. After filtering 10 l of filtrate through the filter media with the height of 210 mm using coarse particles, the efficiency of ammonium ion removal reached 84%.

Eksperimentiniai NH4+ šalinimo laboratorijos sąlygomis iš ruošiamo geriamojo vandens tyrimai buvo atlikti naudojant gamtinio ceolito (klinoptilolito) 0,3–0,6 mm ir 0,6–1,5 mm stambumo frakcijas. Prieš naudojant gamtinis ceolitas buvo išplautas ir išdžiovintas krosnyje apie 105°C temperatūroje. Pro eksperimentinio filtro ceolito užpildus (užpildo aukštis pirmuoju atveju buvo 70 mm, antruoju – 210 mm) 5 m/h greičiu praleisti skirtingos joninės jėgos tirpalai (iš vandentiekio vandens bei NH4Cl (I) ir iš distiliuoto vandens bei NH4Cl (II) pasigaminti tirpalai, kuriuose pradinė amonio jonų koncentracija buvo 2,0 mg/l). Lyginant dviejų skirtingų gamtinio ceolito frakcijų eksperimento rezultatus nustatyta, kad smulkesnė frakcija efektyviau iš tirpalų šalina NH4+. Prafiltravus po 30 litrų pirmojo tirpalo pro dvi 70 mm aukščio skirtingo ceolito grūdelių stambumo frakcijas, amonio jonų šalinimo iš tirpalo efektyvumas kito atitinkamai nuo 89 % iki 70 % (esant smulkesnei frakcijai) ir nuo 94 % iki 54 % (kai frakcija stambesnė). Lyginant amonio jonų šalinimo iš skirtingos joninės jėgos tirpalų efektyvumą pastebėta, kad 0,5 mg/l amonio jonų koncentracija pirmojo tirpalo filtrate pasiekta jau dvyliktajame filtrato litre, o antrojo (II) tirpalo filtrato dvyliktajame litre ji buvo 50 kartų mažesnė. Prafiltravus pro regeneruotą 210 mm aukščio 0,6–1,5 mm stambumo ceolito grūdelių užpildą 10 litrų pirmojo tirpalo, amonio jonų šalinimo iš tirpalo efektyvumas siekė 84 %. .