利用天然非金屬礦產(chǎn)來(lái)處理廢水的研究是當(dāng)前環(huán)保研究的熱點(diǎn)之一。天然沸石的結(jié)構(gòu)決定其具有獨(dú)特的吸附性,催化性,離子交換性,離子的選擇性,耐酸性,熱穩(wěn)定性,多成分性,及很高的生物活性和抗毒性等。它的物理化學(xué)特性使沸石第一次被發(fā)現(xiàn)開(kāi)始就引起了無(wú)機(jī)礦物學(xué)家的興趣。現(xiàn)在,沸石廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域,如畜禽飼料、水產(chǎn)養(yǎng)殖、化工環(huán)保、獸藥、飼料添加劑等。特別在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了大量的研究。沸石種類較多,在水處理中應(yīng)用最多的是斜發(fā)沸石,它是自然界中最豐富的沸石,而且分布廣泛,這種沸石甚至顆粒很小時(shí)在電解質(zhì)溶液中機(jī)械性能也很穩(wěn)定。本文主要討論的是斜發(fā)沸石。

利用天然沸石可以除去廢水中的氨態(tài)氮,利用天然斜發(fā)沸石治理氨氮廢水效果明顯,平均脫除率為85%,吸附后的含氨沸石進(jìn)行農(nóng)作物栽培實(shí)驗(yàn)取得很好的效果。沸石對(duì)放射性元素有一定的去除能力,如對(duì)Cs137和Sr90有極好的交換除去能力,對(duì)Cs137的去除率可達(dá)99%。由于各種陽(yáng)離子的水合半徑的差異,斜發(fā)沸石對(duì)某些陽(yáng)離子具有較強(qiáng)的選擇吸附能力,其陽(yáng)離子交換順序?yàn)椋篊s+>Rb+>K+>NH+>Sr2+≈Ba2+>Ca2+>Na+>Fe3+>A13+>Mg2+>Li+。沸石有良好的交換Ca2+,Mg2+的能力,因此沸石可做硬水軟化劑,在沒(méi)有Cs+,Rb+存在時(shí),可以從海水中提取K+制造鉀鹽,這對(duì)于發(fā)展我國(guó)農(nóng)業(yè)具有重要的意義。

沸石在自然狀態(tài)下,發(fā)生各種置換現(xiàn)象而吸附了大量的金屬陽(yáng)離子和水分子,沸石對(duì)各種重金屬(離子)具的程度不同的吸咐選擇性,和沸石硅鋁比有關(guān)。各種重金屬(離子)在交換吸附過(guò)程中被富集而在再生時(shí)可以洗脫,有利于金屬回收,降低了吸附劑成本,在處理含重金屬(離子)廢水中效果顯著。

研究認(rèn)為天然沸石去除痕量的重金屬離子時(shí),對(duì)Pb,Cu的去除率大于Zn。由此可見(jiàn)沸石的應(yīng)用較廣泛,在某些廢水中的處理效果較好。但是由于天然沸石孔道易堵塞,并且相互連通的程度也較差;其表面硅氧結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的親水性,結(jié)構(gòu)外部陰離子易水解,導(dǎo)致天然沸石吸附有機(jī)物的性能極差,并且硅鋁結(jié)構(gòu)本身帶負(fù)電荷,故難以去除水中的陰離子污染物;還因?yàn)樘烊环惺讖叫∪コ亟饘匐x子效果不太好,其吸附能力往往達(dá)不到要求,所以生產(chǎn)用量相當(dāng)大。這些都是天然沸石的缺陷。為進(jìn)一步提高天然沸石的吸附、離子交換等性能,必須對(duì)天然沸石進(jìn)行改性處理。如何提高離子活性及如何進(jìn)行活化則一直是研究的熱點(diǎn)。