Zeolite filter material具有很好的離子交換和吸附功能,可以有效的去除水溶液中的氨氮磷、重金屬離子、有機污染物、氟以及放射性物質等,與此同時,我國的沸石儲量十分的豐富,用沸石進行水污染的治理具有很好的經濟效益,雖然沸石在具體的使用中還有一些難關有待突破,但是它具有良好的發展前景,隨著研究的不但進步,必能在未來的水處理中大放異彩。
1、沸石的形成及結構特點
最早發現Zeolite的是瑞典著名的礦物學家Cronstedt,經過研究,沸石在加熱的情況下會產生發泡沸騰的,故此就將其命名為“沸石”。從地質學的層面而言,沸石的形成是在內力地質作用中形成于晚期低溫熱液階段,多見于巖漿巖的裂縫或杏仁體中。沸石擁有十分廣泛的分布,其中最多還是分布在火山碎屑形成的沉積巖中。
沸石屬于含水硅鋁酸鹽礦物,呈架狀結構,根據沸石的生產方式的差異,我們可以將其分為兩種,其一是天然沸石,其二是人工合成沸石。它的化學表達式可以寫為D[Al1Si0】·m0。對于沸石而言,其骨架的基本結構是鋁氧(AIO)四面體以及硅氧(SiO)四面體,在這種四面體中,中心成分是鋁(硅)原子,在其周圍還存在著4個氧原子,四面體之間的連接主要通過氧原子,最終形成架狀的晶體結構。沸石中有很多的平衡陽離子,但是它和沸石的結構之間的結合不是十分緊密,當將沸石置于水溶液時,沸石中的陽離子很有可能與水溶液中的陽離子進行交換,使沸石具有良好的離子交換性能。沸石內部有很多的通道和孔穴,這些通道孔穴所占的面積超過沸石的一半,孔穴通過通道連接起來,使沸石具有良好的吸附功能。
2、沸石在水處理中的應用
沸石的優點十分多,具體來說,包括無毒、廉價、可再生等,如果可以在水處理中得以運用,可以很大程度的利用它的離子交換以及吸附的性能,同時還可以降低我們進行Water Treatment的成本支出。
2.1沸石可以去除水溶液中的氨、氮和磷
沸石在水處理中的應用十分廣泛,沸石在水處理中使用最廣泛的就是其除氮的功能。對于磷的處理最主要的就是依靠沸石強大的吸附性能。沸石的種類不同,其對于氨氮磷的去除效果也存在著一定差異。其中,對于氨氮而言,斜發沸石的除能力是最強的。在剛進行污水的接觸時,沸石的離子交換和吸附性還十分的強,因此具有高的氨氮磷去除率。當沸石長時間的置于水溶液后,其去除性能會大大降低,但是與此同時,在沸石的表面會形成一層生物膜,這層生物膜對于氨氮磷的去除效果也十分好。此外,值得注意的是,我們可以使用化學或者物理法對沸石進行改性的操作,進一步的提升沸石的離子交換和吸附性能,使其保持高的氨氮磷去除率。因此,沸石因其強大的去除性能,被應用富營養化的水處理中。此外,還可以將沸石作為濕地的填充物,既可以降低濕地填充的成本,也可以很好的去除濕地中的有害物質。
2.2沸石去除水溶液中的重金屬離子
沸石除了可以進行脫氨氮磷處理外,根據有關的實驗證明,經過物理或者化學法改性的沸石,可以很好的去除水溶液中的重金屬。通常情況下,可以使用酸堿處理后的沸石,也可以使用cz對其進行改性。經過改性操作后的沸石,對于水溶液中的鋅、鉛、鎳、鎘、銫、銅、鍶等重金屬可以有效的吸附。經過沸石吸附的重金屬還可以進行濃縮回收。還有在進行重金屬吸附后,沸石還可以進行處理,然后進行使用。
2.3沸石可以去除水溶液中的有機污染物
需要進行治理的污水中,它的最主要的污染物就是各種各樣的有機污染物。沸石除了吸附污水中的氨氮磷外,還可以吸附污水中的有機污染物。通過沸石可以去除污水中的極性有機物,這些極性有機物主要有苯胺、酚類、氨基酸等。此外,通過沸石和活性炭的結合,可以很大程度的提升污水中有機污染物的去除程度。
2.4沸石可以去除飲用水中的氟
隨著人們生活水平的提升,人們對于各方面的要求越來越高。其中,飲用水中偏高的氟含量引起人們的極大重視。根據相關的實驗,利用OH進行處理的沸石可以去除飲用水中氟,降低飲用水中的氟。經過沸石處理過的水,其氟含量可以滿足正常飲用水中氟含量的標準。使用沸石來降低飲用水中的氟含量不但操作十分的簡答,而且效率穩定,成本低。
2.5沸石可以去除放射性物質
在沸石完成放射性物質的交換后,可以將沸石進行熔化,進而將放射性物質進行永久的固定,避免其進行二次污染。
3、沸石在水處理中的未來展望
由于污水的來源十分的多樣,其中的污染成分比較的復雜,再加上進行實際操作時一些條件的限制,沸石應用于水處理的理念當前還處于初始的實驗階段,基本上還沒有進行大面積的使用。當前我們還需要在加強沸石有效活化、再生方法,沸石與其他物質結合治理水污染以及沸石水處理實踐應用等方面的研究,進而使沸石的應用能夠更加的產業化。我國的沸石資源十分的豐富,在世界上的儲存量位居前列,再加上其良好的吸附和離子交換性能,成本低,與以往的水處理方法相比,性價比十分高,經過進一步實際應用的研究,在我國水處理的應用中將會前景光明。