沸石是沸石族礦物的總稱，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式表示為：M2/nO.Al2O3.xsio2.yh2o，M代表價數(shù)n為的陽離子。沸石可分為天然沸石和合成沸石兩大類。入工合成沸石主要用作催化劑，其應用研究已經(jīng)較為深入。天然沸石是1756年瑞典礦物學家首先發(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、儲量大等特點，已成為當今世界各國極為重視的新興礦產(chǎn)資源，并越來越受重視。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用于建筑材料、石油化工、環(huán)境保護和農(nóng)業(yè)等部門。當前環(huán)境污染治理技術大多存在設備復雜、成本高和效率低等不利因素而難以在實踐中推廣。尋求和開發(fā)利用成本低廉的環(huán)保技術是解決環(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量，低廉的成本而在環(huán)保領域中得到了廣泛的應用并取得了許多新的研究成果。本文就此介紹了近年來天然沸石在環(huán)境保護中的應用研究的一些主要進展。

沸石在水處理方面的應用

天然沸石由以硅鋁氧四面體為基本結構單元組成的單元環(huán)、雙元環(huán)、籠等形成的三維空間的架狀構造的結晶多面體。在其晶體內(nèi)部存在著大量排列有序、大小均勻、彼此貫通并與外界相連的孔穴和孔道（孔徑一般0.3-1.0nm）。這些空腔和孔道中占據(jù)著陽離子和水分子，當經(jīng)過一定溫度烘燒會部分或全部脫水，而其結晶骨架并未破壞，從而形成一個個內(nèi)表面很大的空穴，可吸附并儲存大量分子。各種沸石晶體內(nèi)部都有自己特定形狀和大小的的空穴和孔道，只有直徑較小的分子才能通過孔道而被吸附，沸石因這種選擇性吸附性能又被叫做分子篩。相比之下，活性碳、硅膠等由于其孔徑變化較大，大小分子均可進入，不具有選擇性吸附的特性。由于在沸石構架中，陰離子晶格上的負電荷與平衡陽離子的正電荷中心在空間上是不重疊的，因此沸石內(nèi)部具有較大的靜電吸引力，對H2o，NH3，h2S，等極性分子具有很強的親合力。另外，由于沸石結晶骨架中的陽離子與骨架的維系力較弱而具有良好的離子交換性能。常見的天然沸石都具有較高的離子交換容量，如斜發(fā)沸石理論交換容量為213mmol/hg。

過去工業(yè)廢水的處理一般用活性炭作吸附劑，但由于活性炭造價較高，再生復雜且費用昂貴，使污染處理在經(jīng)濟上難以承受。天然沸石由于比表面積大、吸附性能高、離子交換性良好，功能與活性炭相當甚至更好，它在水處理方面得到了廣泛的研究，特別是在高氟水處理、工業(yè)污水處理、生活用水凈化和硬水處理等方面已取得了不少研究成果。

1、去除廢水中的氨氮和磷

由于水體中氨氮和磷含量增加會導致水體的富營養(yǎng)化，從而破壞水生態(tài)環(huán)境，故有效去除廢水中的、已成為水處理的重要內(nèi)容之一。目前，利用天然沸石去除廢水中的N、p，在國內(nèi)外獲得了較為廣泛的研究。探索了以北京國投盛世沸石為離子交換劑，用飽和nacl溶液為洗脫劑處理含銨廢水的新工藝，證明采用此工藝處理含銨廢水，結果均能達到國家環(huán)保標準規(guī)定的廢水排放標準，且原料成本低，設備簡單，經(jīng)濟合理。另外，首次利用生物沸石反應器通過特定處理的顆粒沸石作為生物載體的一種固定生物膜處理裝置去除微污染水源水中的氨氮、no2-n、Mn、有機物、色度、濁度等，經(jīng)長期運行測試，生物沸石反應器對nh3-n平均去除率達93%，對no2-n為90%，對有機物達32%。選用木蘭圍場的天然沸石經(jīng)活化后處理含磷廢水，結果表明活化沸石能有效去除生活污水中的磷化物，并得出最佳除磷條件沸石粒徑0.5-1.6mm，ph4-12，β（p）=30mg/L，濾速為3m/h。

2、去除或回收廢水中的重金屬

重金屬廢水主要來自金屬礦山、冶煉、電解、電鍍、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、染料等工業(yè)。由于重金屬不能被生物降解為無害物，它們在水中富集，造成水體污染，并通過食物鏈最終危害入類健康。近年來，重金屬元素污染對入類生存環(huán)境的威脅已引起各國科學家的關注，而天然沸石由于具有良好的吸附性及離子交換性在去除或回收廢水中的重金屬元素方面得到廣泛的應用。研究了山東膠州沸石處理Ni2+廢水，發(fā)現(xiàn)在ph≥4，p（ni2+）≤100mg/l時，按鎳/沸石質(zhì)量比為1：800投加沸石，Ni2+的去除率大于99%，出水可達標排放。用廣東和平斜發(fā)沸石進行鋅吸附實驗，發(fā)現(xiàn)沸石對鋅的等溫吸附線呈langmuir型，且吸附鋅后水解很少。將天然沸石和煤粉按一定比例混合，在的600℃下灼燒成多孔質(zhì)高強度沸石顆粒，然后研究其對Ni2+的吸附性能及其再生利用，研究表明該沸石顆粒對Ni2+產(chǎn)有很強的吸附性，當Ni2+含量為50-140mg/l的廢液經(jīng)該沸石處理后，鎳離子濃度顯著降低，吸附率為價87%-91%，且該沸石用0.5mol/LNaCL溶液處理后可重復使用。將天然沸石改性后用于電鍍廢水，成功地去除了其中的重金屬離子Cr6+、Zn2+，并發(fā)現(xiàn)經(jīng)氯化鈉和鹽酸混合液處理再生后的沸石還可重復使用。

研究了用天然沸石對Cd2+（10-50mg/L）吸附的動力學與熱動力學，并討論了沸石對鍋吸附的影響因素及其再生方法。研究了多種金屬離子共存及有有機物存在時18h內(nèi)天然斜發(fā)沸石對工業(yè)廢水中金屬離子的去除能力在酸性范圍內(nèi)天然斜發(fā)沸石能有效去除溶解性鉛和鍋，去除率大于95%，當有CR（vi）存在時，鉛和鍋的去除率大大降低，這是由于它們之間相互反應形成了化合物從而降低了離子交換親合力，而有機物的存在對重金屬離子的去除影響不大，因為沸石空穴和孔道大小限制了有機物的進入。

3、去除氟

目前，我國在利用天然沸石及其活化改性制品降氟方面做了許多試驗性工作，發(fā)現(xiàn)沸石除氟效果良好，使處理后的水含氟達到了國家規(guī)定標準。進行了活化沸石降氟實驗，并進行了應用實驗，發(fā)現(xiàn)經(jīng)活化沸石處理后，水質(zhì)可達飲用水標準。該法設備簡單，操作管理方便，成本低廉，且沸石經(jīng)明礬水循環(huán)浸泡即可再生利用。用天然斜發(fā)沸石經(jīng)堿液處理后，可使含氟3-10mg/l的廢水降至0.5-0.8mg/l，且各項水質(zhì)指標均達到飲用水標準。

4、去除有機污染物

由天然沸石的結構特點決定了它的內(nèi)表面只能吸附一些較小的有機分子，如CCl4、Ch4等小分子，而一些分子粒徑比沸石孔徑大的有機分子則不能進入沸石孔道內(nèi)，但含極性基團或含可極化基團的有機物分子能在天然沸石外表面發(fā)生強烈吸附。實驗研究表明天然沸石對水體中乳化油類有明顯的去除作用，并指出它是一種優(yōu)良的深度除油新材料。分別用含天然沸石和沙子的生物暴氣膜處理紡織廢水，經(jīng)過7個月的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)cod的去除率分別為88%和75%，五個月時間后，以12m3/d的廢水通過含天然沸石的生物膜，bod去除率為99%，COD去除率為92%，脫色率達到78%，用天然沸石和活性炭聯(lián)合作用去除水中苯酚廢水中的苯酚和苯胺，發(fā)現(xiàn)其去除率分別達到86%和98%，而純粹用天然沸石去除含酚廢水中的苯酚，去除效率較低，僅為30%多，并指出若將天然沸石改性后可望提高其去除苯酚的效果。

近年來，用有機物改性的沸石，特別是用表面活性劑改性的沸石得到了廣泛的研究。發(fā)現(xiàn)經(jīng)陽離子表面活性劑改性的沸石，在保持原有性能外，還可有效去除水中的含氧酸陰離子，并大大提高了其去除有機物的能力。他用經(jīng)hdtma、mpp改性的沸石去除水中的非極性有機化合物苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三氯乙烷、全氯乙烯，發(fā)現(xiàn)當表面活性劑分子在沸石表面處于單層狀態(tài)時，全氯乙烯的去除效果最好。研究了天然沸石鈉沸石、斜發(fā)沸石從水中去除酚類和苯胺類化合物的能力，驗表明，4h內(nèi)斜發(fā)沸石的去除能力大于鈉沸石，可達45-65%去除率，如果用CDS尤其是CD-a改性處理斜發(fā)沸石后，其去除廢物能力可大大提高，可達65%-74%的去除率。