我國部分地區(qū)土壤鉛污染嚴(yán)重,土壤鉛超標(biāo)不僅影響植物體的正常生長,而且通過食物鏈危害人類健康。近年來對重金屬形態(tài)的研究表明,植物吸收的鉛形態(tài)以交換態(tài)為主,但碳酸鹽態(tài)和鐵錳氧化態(tài)鉛在一定條件下也可以被吸收。因此在土壤重金屬的污染治理過程中,通常采用從土壤中徹底去除重金屬或是改變重金屬在土壤中存在形態(tài)的方法。沸石是最早用于重金屬污染治理的環(huán)境礦物材料,其吸附特性源于它的離子交換能力。4A沸石是由硅氧和鋁氧四面體組成的鋁硅酸鈉,具有較大的比表面積,離子交換能力和很好的吸附性能。
合成4A沸石的常規(guī)方法是水熱法,它具有反應(yīng)溫度低、時間短、產(chǎn)物粒度小等優(yōu)點。 超聲波的波長范圍在10-5-10-1m,比分子尺度大的多,它在化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)中所產(chǎn)生的一系列接近極端的條件,可以促進(jìn)許多化學(xué)反應(yīng),加快反應(yīng)速度,甚至改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向 。 目前超聲波合成沸石也引起了國內(nèi)外的廣泛重視。當(dāng)前多數(shù)研究人員在正交優(yōu)選實驗對水熱合成4A沸石工藝研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了超聲波輔助水熱合成4A沸石的嘗試,將水熱合成與超聲波輔助水熱合成的樣品進(jìn)行了對比,并通過X射線衍射(XRD)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和鈣離子交換能力對合成樣品進(jìn)行了表征。
對于4A沸石的合成,原料選擇首先要滿足結(jié)構(gòu)中硅鋁比例要求,同時大量雜質(zhì)也會使合成工藝復(fù)雜化,影響產(chǎn)品的物理性質(zhì)(如色澤、粒徑等)和化學(xué)性質(zhì)(吸附性和離子交換性)。在傳統(tǒng)工藝中,合成4A沸石原料中硅鋁摩爾比通常為0.75-1.2,此條件下合成工藝路徑較短,成本較低,這是原料選擇的基礎(chǔ)。如今,合成4A沸石的原料已經(jīng)出現(xiàn)多樣化發(fā)展,其中包括水玻璃、天然沸石、活性白土、膨潤土、高嶺土等。
4A沸石在農(nóng)業(yè)上用來改良土壤,在工業(yè)上用于富集、分離和提取等工藝過程,在環(huán)境保護(hù)中用于處理工業(yè)和城市污水等,在石化工業(yè)上具有廣泛的用途,作為催化劑、干燥劑、附劑及苯烴分離觸媒等用途也愈來愈廣泛。總之,由于環(huán)境保護(hù)日益受到重視,洗滌劑中的三聚磷酸鈉將逐漸被取代,4A沸石的市場需求會有很大的增長,因此盡快形成合理高效的工業(yè)化生產(chǎn)路線成為迫切。此外,利用4A沸石轉(zhuǎn)型可以得到在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)保等方面有廣泛用途的新型4A沸石。