天然沸石是由瑞典礦物學(xué)家A.F.Cronsted于1756年首次發(fā)現(xiàn)的,其具有熱穩(wěn)定性,耐酸性,耐輻射性,成本低和儲量大等特點。我國的沸石礦產(chǎn)資源豐富,沸石種類很多,如方沸石Na[Si2AlO5]·H2O,菱沸石(Ca,Na)[Si2AlO3]·6H2O,交叉沸石(K2Ba)[Al2Si5O12]·H2O等約40余種。斜發(fā)沸石在水處理中使用最為廣泛,該沸石即使在微粒小的情況下,在電解液中也具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

沸石是一種水合鋁硅酸鹽礦物。硅酸沸石四面體通過橋連氧而連接,形成多環(huán)結(jié)構(gòu),并在三維空間中形成規(guī)則的環(huán)形腔,可以吸附和截留不同大小的分子,因此也稱為分子篩。沸石的主要成分是:Na2O,CaO,MgO,Al2O3,F(xiàn)e2O3、4SiO2、24H2O…斜發(fā)沸石,絲光沸石,菱沸石等在水處理領(lǐng)域中廣泛使用。一般來說,沸石應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域包括以下幾個方面:

首先,消除廢水中的氨氮和磷。氨氮廢水的處理技術(shù)主要包括生物合成硝化法,離子交換法,空氣蒸汽汽提法,氯化吸附法,化學(xué)沉淀法等。天然沸石孔隙率大,比表面積大,選擇性離子交換性強(qiáng)。目前,國內(nèi)外已經(jīng)廣泛地研究了使用天然沸石去除城市廢水或工業(yè)廢水中的氨氮,其反應(yīng)原理為:Z-MNH4=Z-NH4M。其中Z-為沸石,M為沸石中的金屬離子。交換容量取決于沸石礦石中的沸石含量,反應(yīng)溫度和溶液的pH值。通常來說,交換容量隨著溫度的增加而增加,并且隨著交換溶液的pH值的增加而增加。但是,堿性溶液不利于沸石的吸附,因此pH<7.5是合適的。李德勝等人開發(fā)的生物沸石反應(yīng)器可有效去除水中的NH3-N,NO2-N等。生物沸石反應(yīng)器是一種采用經(jīng)過特殊處理的顆粒狀沸石作為生物載體的固定式生物膜處理裝置,處理效果較好。

其次,去除并回收水中的重金屬離子。通常來說,比重為5以上的金屬稱為重金屬,當(dāng)前從冶煉廠,有色金屬礦山和其他化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中排放的含有重金屬陽離子的廢水會造成環(huán)境污染,并對人體造成巨大傷害。實驗表明,絲光沸石和斜發(fā)沸石對消除重金屬離子有更好的效果,其可以大大提高用堿處理的沸石的吸附能力,尤其使用0.05mol/LHCl可以濃縮并回收吸附的重金屬離子,并可以用NaOH溶液再生沸石。當(dāng)pH值大于4時,用沸石處理的污水可以消除大范圍的水環(huán)境污染。

由于沸石的廣泛分布和優(yōu)異的性能,使得沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用具有其他礦物無法比擬的優(yōu)點和良好的應(yīng)用前景。同時,作為新型水處理劑,沸石目前在技術(shù)上還不夠成熟,需要大量的研究工作才能真正廣泛地使用。我們還應(yīng)該進(jìn)行更深入的研究,以找到經(jīng)濟(jì)有效的活化和再生方法,并探索多種聯(lián)合技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。