沸石作為一種天然礦石,無毒無害,來源廣泛,價格低廉,活化和再生方法簡單,不需要掌握特殊的技術。根據我國居民飲用水情況和家庭規模的大小,每人每天所需的直接飲用水一般不超過5L,按三口之家計算,每天約需15L水,只需使用500g左右的沸石即可滿足需要,對于較大規模的家庭使用時可適當増加沸石的體積。

初步預算處理費用為0.278元/m3,雖然初期投資較骨炭、活性氧化鋁為大,但沸石有越用越好的趨勢,長期使用具有優勢。

沸石適用于在農村、牧區等經濟技術條件較差的地區推廣使用。
科學家研究了以石英砂和沸石為骨架的吸附材料經鋁鹽改性處理后,對飲用水中過量氟的處理行為,比較兩種改性濾料處理能力的不同并對差異進行分析。

實驗表明,物理空間結構性強的沸石作為改性濾料的應用有獨到的優越性,除氟效率達98%以上,是一種無毒、無害的除氟處理方法。

改性沸石的除氟效果好于改性石英砂。改性石英砂和沸石除氟的吸附有兩種物理吸附和化學吸附,A3+除氟并不是簡單的“交換”或者“吸附”。

沸石和石英砂同屬于鋁硅酸鹽礦物,但沸石的內部具有比石英砂發達得多的空道微孔結構,形成規則的孔道和空腔結構骨架,其篩分離子和吸附交換的性能比石英砂強,故結構的不同造成了吸附效果的差別,這從原始石英砂基本沒有除氟能力,而原始沸石具有一定的除氟能力也可得到證明。這說明,改性濾料處理含氟水的過程中,化學吸附不是絕對的,沸石發達的內部孔道特性使得物理吸附加強,吸附活性位增多,從而化學吸附點增多,使得F-可以比較充分地與A13+結合生成氟鋁化合物,達到去除的目的;

但化學吸附在除氟中發揮主要作用,這可從改性后的沸石除氟能力大大提高得到證明,表明通過離子擴散進入沸石內部骨架的鋁離子在除氟過程中發揮了重要的作用,吸附交換反應如下
R—A3+(H2O)3m+3mF-? 一? -R—Al3+F3m+3mH2O
通過實驗可以看出,三種濾料的除氟效果隨pH值的變化趨勢是一致的,都是先升后降。
改性石英砂除氟適宜的酸度范圍比改性沸石窄,只在pH值為3.6~4.5時有較高的除氟率,除氟率也比改性沸石低;

當pH值<4.5時,改性沸石對氟的去除率隨pH值的增加而不斷提高;

當pH值在4.5~5之間時,去除率隨pH值的增加而下降較快;在pH值>5時,下降趨勢變緩。

改性沸石對氟離子有較好的吸附效果,pH值在4~6.5之間,出水氟含量均在1.0mgL以下,達到國家飲用水標準; 而在此酸度范圍以外,改性沸石的除氟效果也達到90%以上。未改性的沸石除氟率隨pH值的變化也呈現相同的趨勢,但總體去除率低,在30%~40%左右,除氟效果遠不如改性后的沸石。

科學家將沸石用1.0%的NaOH溶液浸泡12h,然后用2.0%的硫酸鋁鉀溶液浸泡36h活化,吸附飽和后用濃度為0.5%~2.0%硫酸鋁鉀再生12h,可以取得較好的除氟效果。

試驗用沸石為天然斜發沸石經碾碎、篩分成粒徑20~40目的砂礫,高氟原水為西安市自來水加氟化鈉溶液配制而成。

靜態試驗:在大燒杯中加入含氟水及除氟劑,用六聯攪拌機攪拌,pH=7.6,水溫T=10℃,轉速為80r/min,連續攪拌180min后靜置20min,用離子選擇電極法測定上層清液中氟含量。

動態試驗:用內徑50mm,高1000mm的有機玻璃柱裝入沸石,制成吸附柱采用下向流通水,每隔一定時間測量出水氟離子濃度。

總結：石英砂吸附性能遠小于沸石。