處理重金屬廢水,改性沸石去除重金屬離子的主要形式為表面吸附和離子交換吸附。沸石經過改性后比表面積增加,離子交換性能也增強,這樣對去除重金屬離子有良好的效果。經研究表明,用氯化鈉改性后的沸石對廢水中的Pb2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等金屬離子均有較好的吸附效果;MáriaF魷ldesová[20]利用2~4mol/L的NaOH溶液對沸石進行改性,制得的Na+型沸石對水中的Cs、Co等放射性元素具有很好的去除效果;大量研究表明沸石對Cu2+、Hg+、Cd2+、Pb2+、Mn2+和鉻酸根離子等有較好的去除效果。沸石的陽離子交換順序一般為:K+>NH+4>Pb2+>Ag+>Ba2+>Na+>Sr2+>Ca2+>Fe3+>Al3+>Mg2+>Li+>Cd2+>Cu2+>Zn2+。研究表明沸石可有效地去除Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg+,特別是用NaOH、HCl和NaCl溶液處理過的活化沸石,其吸附交換性能可顯著提高。
處理有機廢水我國飲用水水源受有機物污染較為嚴重,污染物通常有烷烴類、酚類、苯類等。其中不少有機物對人體有毒害作用,有機污染物已引起極大關注。沸石極易吸附小分子極性有機物,如二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷、三溴甲烷。四氯化碳中C-Cl鍵雖有極性,但由于分子成對稱正四面體結構使得整個分子為非極性,且由于直徑較小可被沸石吸附。苯分子中雖有可極化的基團>C=C<,但這不是一般的碳碳雙鍵,而是形成一個較均勻的π鍵,因此苯也是非極性的,但可進入沸石孔穴被吸附。另外一些含有極性官能團的高分子有機物也可被沸石表面吸附得以去除。研究表明沸石對陰離子洗滌劑有一定的去除能力,最高去除率可達44.45%;研究沸石和活性炭聯合使用可以提高水中有機物的去除率,沸石和活性炭組合對水中苯酚、陰離子洗滌劑(LAS)和三氯甲烷的去除率分別在60%、89%、99%以上。由此可見沸石與活性炭聯合使用能更有效地去除水中有機污染物。而沸石與活性炭相比更為經濟,使用適量天然沸石代替活性炭會產生明顯的經濟效益。用HDTMA制備改性沸石,研究了該改性沸石吸附水中有機物的影響因素,結果表明HDTMA改性沸石對2,4-DCP(2,4-二氯苯酚)具有很好的吸附效果,隨著HDTMA溶液濃度增加,改性沸石對2,4-DCP的吸附能力也增強。當HDTMA溶液濃度為15g/L時,其改性沸石對2,4-DCP的吸附率達90%,且吸附容量隨PH的增大而增大。
處理無機廢水及其它廢水沸石處理富營養化的水體也有一定的效果,分別對沸石處理富營養化水體的效果進行研究,結果表明經過改性的沸石能很好地去除水中的氨氮和磷。采用沸石濾料對黃河原水進行處理,研究結果表明在運行開始時,沸石床對NH3-N的去除率(質量分數)可達95%。在我國很多使用地下水作水源的地區,氟離子濃度多超標,引起地方性氟中毒,而一些傳統的降氟的辦法均存在一定的弊端,不適合推廣使用。沸石作為一種新型的降氟材料有很多優點,主要包括處理后水質好,氟含量達標,處理成本低,管理方便等。用鋁鹽對沸石改性后除氟,結果表明其除氟率達98%以上,效果良好。由于沸石的離子交換性和抗輻射性,沸石能有效去除水中的放射性物質,研究表明,沸石能去除不同價態的放射性物質,而本身不會因輻射影響而失敗。沸石構架結構和配位鍵的不平衡決定其可以作為陽離子交換劑,具有良好的軟化水的能力。用沸石進行水的軟化實驗,結果表明當溶液為中性或弱酸性、Ca2+、Mg2+的初始濃度分別為3924mg/L和1069mg/L、沸石用量為100g時,吸附率可達98%和94%。
沸石作為一種天然環境礦物材料,因其特殊的結構形態使其具有較大的比表面積和較強的吸附能力及離子交換性能。我國沸石儲量豐富,這就為開發新型的廢水處理環境礦物材料提供了物質資源,因此將沸石應用于廢水處理具有投資少、處理效果好等優點。筆者認為,沸石的應用前景及研究重點有以下幾方面:
(1)根據所需去除的物質,研究經濟可行的沸石改性、再生方法,并加強中試及生產性試驗,探索改性沸石處理各種污水的最佳工藝條件,確定相關參數,將成熟的研究成果推廣和應用到現實工藝中;
(2)探尋將沸石的特性與其它技術相結合的污水處理新技術。利用沸石的特性聯合其它處理工藝,使各自達到優劣互補,降低成本,提高沸石的去除效果。如目前研究比較熱門的活性炭沸石聯用、生物沸石、沸石強化A/O工藝、沸石強化生物濾池、沸石濾池等;
(3)根據沸石所具有的特性,開拓其應用范圍,如用作抗菌劑、凈水劑、對放射性物質等的吸附劑、脫色劑等并加強相關的研究。