Zeolite作為一種廉價的非金屬礦物在工業催化及環境保護領域中應用已久,其改性研究與合成、應用開發都大幅度推動了沸石化學的發展。天然沸石經過改性,可以明顯提高其孔隙率及表面活性,提高吸附性能、離子交換性能及交換量等,從而提高其使用價值。改性沸石包括范圍很廣,從經簡單的離子交換處理直到結構完全崩塌而得到的產品都屬于改性沸石的范圍。一般來說,沸石改性技術有兩種類型:一類是對沸石骨架元素的改性,另一類是對非骨架元素的改性。對骨架元素的改性包括酸堿處理改性等,對非骨架元素的改性包括離子交換改性、沸石內配位化學、表面活性劑改性等。
沸石的吸附力不僅僅靠表面的色散力,還有內部較大的靜電力。這種靜電力,主要是因為沸石晶格孔穴中分布有陽離子,同時部分格架氧也具有負電荷,從而形成強大的電場,沸石因為色散力和靜電力的共同作用,故其吸附力特別強大,故其對氨氮具有強大的吸附效應,吸附主要去除水中分子態的氨氮。
分別稱取10g粒徑為58-120m的天然沸石入馬弗爐中,在200、300、400、500或700°C溫度下處理2h,取出放入干燥器中冷卻至室溫密封保存。分別稱取10g天然沸石,在室溫下分別在200mL濃度為200g/L的NaCl、Kcl和CaCl2溶液中處理24h,多次洗滌改性沸石至中性,過濾后在105°C的烘箱中烘2h, 冷卻至室溫密封保存。
加熱可使沸石的孔穴和通道中的水分子、碳酸鹽和有機物除去,使內表面積增大,從而可提高沸石的吸附能力。 由下圖可以看出,經過200-400°C條件焙燒改性后,沸石的氨氮吸附量略微提高,高于400°C后吸附量明顯下降,說明沸石的結構已經被破壞。
但目前沸石改性存在以下問題:沸石改性成本昂貴,應繼續深入研究,尋找低成本、高效率的改性方法;由于種種原因,中國雖然有豐富的沸石資源,但是沸石改性技術現在大多仍處于實驗室研究階段,應用于實際的技術并不多,下一步應通過中試和生產性試驗,積累改性技術的最佳工藝條件,使其在環境保護、污染治理及化工催化方面發揮更重要的作用。