沸石是沸石族礦物的總稱(chēng),是一種架狀鋁硅酸鹽礦物,含水和堿或堿土金屬,其組成可用一般化學(xué)式表示為:M2/nO.Al2O3.xsio2.yh2o,M代表價(jià)數(shù)n為的陽(yáng)離子。沸石可分為天然沸石和合成沸石兩大類(lèi)。入工合成沸石主要用作催化劑,其應(yīng)用研究已經(jīng)較為深入。天然沸石是1756年瑞典礦物學(xué)家首先發(fā)現(xiàn),由于具有優(yōu)于合成沸石的熱穩(wěn)定性、耐酸性、耐輻射性,以及成本低、儲(chǔ)量大等特點(diǎn),已成為當(dāng)今世界各國(guó)極為重視的新興礦產(chǎn)資源,并越來(lái)越受重視。研究表明,天然沸石在地殼中分布廣泛,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的天然沸石約40多種,常見(jiàn)的有斜發(fā)沸石、毛沸石、絲光沸石、輝沸石、片沸石和菱沸石等。由于其優(yōu)越的離子交換性、吸附性、孔道擇形性等性能而廣泛應(yīng)用于建筑材料、石油化工、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)等部門(mén)。當(dāng)前環(huán)境污染治理技術(shù)大多存在設(shè)備復(fù)雜、成本高和效率低等不利因素而難以在實(shí)踐中推廣。尋求和開(kāi)發(fā)利用成本低廉的環(huán)保技術(shù)是解決環(huán)保與生產(chǎn)、環(huán)境與發(fā)展的矛盾所在。天然沸石具有比較大的表面積、優(yōu)良的離子交換性能和吸附性及其豐富的儲(chǔ)量,低廉的成本而在環(huán)保領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用并取得了許多新的研究成果。本文就此介紹了近年來(lái)天然沸石在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究的一些主要進(jìn)展。
沸石具有優(yōu)良的吸附性質(zhì),可作為吸附劑和干燥劑用于廢氣處理和空氣凈化。另外,由于沸石的表面積大,其結(jié)晶骨架上及平衡離子上的電荷局部密度較高,并在骨架上出現(xiàn)酸性位置,使它具有固體酸性質(zhì),是有效的固體催化劑和載體。利用天然沸石做載體,載上具有催化性的金屬或其它催化劑,可以顯示更好的催化活性。
汽車(chē)尾氣、工藝廢氣及室內(nèi)異味等直接影響環(huán)境空氣,是危害極大的大氣污染源。天然沸石由于具有吸附性和催化性,以及可做催化劑載體而廣泛應(yīng)用于空氣凈化。研究表明用沸石作載體同時(shí)用銥和鉑-鐒氧化鋁作催化劑,可在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)有效轉(zhuǎn)化NOx(70%),并可完全去除烴類(lèi)物質(zhì)。它還可以用于去除或回收工業(yè)廢氣(H2s、SO2、NH3、CO)等,例如用天然沸石代替活性炭進(jìn)行煙氣脫硫,研究結(jié)果表明當(dāng)加熱到400℃時(shí)被活化的天然沸石具有最大的吸附容量,天然沸石的代替大大降低了煙氣脫硫的費(fèi)用。天然沸石也可以用于減輕禽畜飼養(yǎng)場(chǎng)的臭味,利用天然沸石處理禽畜糞便的實(shí)驗(yàn)研究表明由于沸石的吸附性能,減少了的揮發(fā),保持了一定的肥效,而且還降低了糞便所發(fā)出的惡臭,改善了操作人員的勞動(dòng)環(huán)境。
造成辦公室、居室異味的化合物主要是乙醛、羧酸等含氧化合物、硫醇等硫化物以及甲胺等氮化物。一些發(fā)達(dá)國(guó)家常用催化劑將其氧化除去,但這種方法要求在催化劑放置處加熱以保持其活性,并受吸附容量的限制。改性沸石具有將這類(lèi)異味捕捉并使其緩慢分解的功能,從而彌補(bǔ)了上述方法的不足。它可制成空氣清新劑,也可制成涂料噴在電冰箱、空調(diào)等的表面,或簡(jiǎn)單制成粉末用口袋裝著放在房間里即可。