沸石是一種天然礦物，價(jià)格低，易獲得，且具有優(yōu)良的吸附性能和離子交換性能。隨著對(duì)沸石研究的深入，在未來(lái)的發(fā)展中，尤其在水處理方面將有著更廣闊的前景。

沸石在水處理方面的應(yīng)用

1、軟化硬水

利用天然沸石可以作軟化硬水的預(yù)處理。如某廠家利用獨(dú)石口天然沸石進(jìn)行軟化水的試驗(yàn)，取得良好效果。若天然沸石改型后，作為離子交換劑可用于硬水的軟化處理。改型后的沸石對(duì)鈣鎂離子的交換能力有明顯提高，使水質(zhì)達(dá)到或超過(guò)一般工業(yè)生產(chǎn)和取暖鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)。沸石的交換能力達(dá)280～340mol/m3。

2、降低氟含量

我國(guó)高氟地區(qū)水的氟含量嚴(yán)重超標(biāo)，高氟嚴(yán)重危害了人們的身體健康。應(yīng)用20～40目斜發(fā)沸石制作了除氟吸附過(guò)濾器，在氟病區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，處理后不僅含氟量降低了，而且濁度、鐵、汞、總硬度都得到了一定程度的改善，如表1。

表1原水的各項(xiàng)含量與經(jīng)除氟吸附過(guò)濾器處理后的各項(xiàng)含量經(jīng)處理后，含氟量符合國(guó)家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)(F≤1mg/l)。同時(shí)，估算處理費(fèi)用為每立方米≤0.5元。

3、除去和回收水中的重金屬離子

通常將比重在5以上的金屬稱為重金屬。冶煉廠、有色金屬礦山等化學(xué)工業(yè)部門所排放的含重金屬陽(yáng)離子的廢水造成環(huán)境污染，對(duì)人體產(chǎn)生極大危害。試驗(yàn)表明，絲光沸石和斜發(fā)沸石對(duì)于消除重金屬離子的效果較佳。特別是用堿處理過(guò)的沸石，其吸附量可以得到大大提高。用0.05mol/LHCI可濃縮回收吸附的重金屬離子，用NaOH溶液可使沸石再生。當(dāng)pH值大于4時(shí)，經(jīng)沸石處理的污水即可消除污染。在除砷方面，已取得出了較好的效果。有人對(duì)不同產(chǎn)地的斜發(fā)沸石進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)砷具有較大吸附力的是格魯吉亞共和國(guó)捷格維和捷扎米產(chǎn)的斜發(fā)沸石，吸砷量為0.21～0.22mg/g。

4、消除水中的放射性物質(zhì)

利用沸石的離子交換性能可消除水中的放射性137Cs和90Sr，而且交換了137Cs的沸石可原封不動(dòng)地作為放射源使用，斜發(fā)沸石和絲光沸石就有極好的交換能力。為了不使放射性物質(zhì)擴(kuò)散污染，通過(guò)熔化沸石，可使放射性離子長(zhǎng)久固定在沸石晶格內(nèi)，因?yàn)槿刍惺男∑芙庾饔眠M(jìn)行是極慢的，失去1%的放射性物質(zhì)需要500年。國(guó)外試驗(yàn)證明：當(dāng)含低放射性廢液通水容量比值達(dá)到5000，它對(duì)137Cs仍有99%的除去能力。我國(guó)北京師大化學(xué)系放射化研究室也用天然沸石對(duì)137Cs的交換性能進(jìn)行試驗(yàn)，在模擬1mol/LHNO3介質(zhì)的強(qiáng)放射性廢水中，137Cs的回收率達(dá)96%。另?yè)?jù)報(bào)導(dǎo)，核工業(yè)部已將天然沸石應(yīng)用于原子能領(lǐng)域進(jìn)行放射性廢水處理。

5、處理城市污水和地下水

利用絲光沸石吸附工藝可以生產(chǎn)富氧空氣。日本琦玉縣所澤市污水處理廠，利用投送活化污染工藝代替原來(lái)的空氣活化污染工藝生產(chǎn)富氧空氣。富氧裝置主要由3個(gè)吸附塔組成，每個(gè)塔充填天然絲光沸石5.9m，生產(chǎn)能力為120m/h，氧氣濃度為85%～90%。新工藝的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備占地面積小，因?yàn)椴恍枰两党睾推渌O(shè)備;其次是運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程沒有噪聲，也不散發(fā)令人不快的氣味。我國(guó)國(guó)家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心已在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)成功一種新型的LSX富氧分子篩產(chǎn)品。

6、消除廢水中的氨氮和磷

廢水中氨氮和磷含量過(guò)多會(huì)引起水的富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致藻類的過(guò)量繁殖，造成水體污濁和魚類死亡的公害，因此引起水質(zhì)惡化。同時(shí)，氨氮的耗氧特性會(huì)使水體的溶解氧降低，而且當(dāng)水體的pH值較高時(shí)，氨對(duì)魚類等水生物具有毒性。利用天然沸石去除城市廢水或工業(yè)廢水中的氨氮，在國(guó)內(nèi)外獲得了較為廣泛的研究，其反應(yīng)原理為：

Z-M++NH+4=Z-NH+4+M+式中：Z-為沸石，M+為沸石中的金屬離子。

其交換容量取決于沸石礦中沸石含量，反應(yīng)溫度及溶液的pH值。一般交換容量隨溫度的升高而增大，隨交換溶液的pH值的增加而加大。但因堿性溶液對(duì)沸石吸附不利，因此，以pH<7.5為宜。Ciambelli等[9]人利用Phlipsite沸石從城市廢水中去除氨，研究了利用沸石去除氨的離子交換能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該沸石能有效去除城市廢水中95%的氨，出水中銨離子濃度低于有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行了含銨廢水的研究，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為天津同化工廠鈦酸鋇生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的洗滌廢水，試驗(yàn)裝置為三級(jí)串聯(lián)的沸石過(guò)濾柱，沸石量為600g，吸附溫度為21℃，含銨廢水的流速為17m/h，銨含量為300～400mg/l。吸附開始時(shí)，排出的凈化液中銨含量幾乎為0，由此可見沸石對(duì)銨的強(qiáng)吸附能力;隨后隨著含銨廢水通過(guò)量的不斷增加，凈化液中的銨含量緩慢上升，當(dāng)通量達(dá)30500ml/h時(shí)，凈化液的銨含量為14.98mg/l(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為15mg/L)。

研制的生物沸石反應(yīng)器能高效的除去水中的NH3—N，NO2—N等。生物沸石反應(yīng)器是以通過(guò)特定處理的顆粒沸石作為生物載體的一種固定生物膜處理裝置。處理效果好，如表2。

表2生物沸石預(yù)處理、生物活性炭預(yù)處理和生物陶粒預(yù)處理對(duì)主要污染物指標(biāo)的去除率比(mg·L-1)。

7、用于海水淡化

利用沸石的交換能力，人工合成的銀離子交換沸石，加少許活性碳等物質(zhì)，制成化學(xué)脫鹽劑使海水脫鹽。其主要成分為銀式泡沸石。因?yàn)閮r(jià)格較貴，所以目前只限用于軍隊(duì)緊急救生用。脫鹽劑作用原理[12]是：沸石是一種無(wú)機(jī)離子交換樹脂，它具有交換陽(yáng)離子的能力，銀離子能與氯離子反應(yīng)生成氯化銀沉淀，因此銀式泡沸石能去除氯、鈉、鈣、鎂離子；氫型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，也能去

除鈉、鈣、鎂等離子;氫氧化鋇的作用是除去鎂、硫酸根離子，這些作用如下列反應(yīng)式所示：

AgZ(銀式泡沸石)+Na+(或Ca2+、Mg2+)+Cl-→NaZ+AgCl↓Ba(OH)2+Mg2++SO2-4→Mg(OH)2↓+BaSO4↓通過(guò)上述反應(yīng)，海水中的主要成份(Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4)等離子都成為不溶性的沉淀物，這些沉淀物經(jīng)過(guò)濾裝置分離除去后，濾過(guò)水便是可供飲用的淡水。