改性沸石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本低廉、應(yīng)用廣泛,是近年來水處理行業(yè)研究的熱點。綜述了沸石分子篩在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用進展及前景,如飲用水處理工藝強化混凝、強化沉淀及強化過濾過程,污水處理工藝深度處理過程,污泥處理工藝中有機物及氨氮回收等。
近年來,由于人類活動的影響,如工業(yè)廢水點源污染,農(nóng)業(yè)、城市徑流等多來源的非點源污染,含化學物質(zhì)的河水嚴重影響水生態(tài)系統(tǒng)。Zeolite具有多種晶體結(jié)構(gòu)和較大的表面積、抗高壓、不溶于水或其他有機溶劑等特性,改性過后的沸石對有機物和陰離子有很強的吸附能力,沸石分子篩因良好的熱穩(wěn)定性和吸附性能、獨特的離子交換性質(zhì)和較高的孔隙率,在水處理工藝中具有廣泛的應(yīng)用前景。
天然沸石盡管具有很多優(yōu)點,但在實際應(yīng)用過程中,尤其是在水處理行業(yè),仍存在應(yīng)用效果不理想、不能針對性去除目標污染物等問題。為充分發(fā)揮沸石的結(jié)構(gòu)特點和物化性能,針對沸石合成與改性的方法得到迅速發(fā)展。
1988年,Chu等首次發(fā)表利用微波輻射合成沸石的專利,將結(jié)晶材料和熱傳導(dǎo)劑結(jié)晶介質(zhì)混合,由微波提供熱能,開發(fā)了微波能量結(jié)晶多孔晶體組合物的方法。Cundy等和Murayama等研究水熱反應(yīng)發(fā)現(xiàn)沸石合成共分3個階段:誘導(dǎo)期、成核期、生長期。Cooper等2004年報道了離子液體和共晶混合物制備磷酸鋁沸石的方法。2012年,Ren等發(fā)現(xiàn)了通過混合、研磨和加熱固體原料來合成各種類型沸石的無溶劑路線。隨后針對醫(yī)藥合成、石油化工、環(huán)保工程等領(lǐng)域的沸石合成方法得到迅速發(fā)展。
沸石改性方法可分為兩大類:改變沸石結(jié)構(gòu),即改變沸石的鋁硅比、中心原子數(shù)目及位置、比表面積、孔徑結(jié)構(gòu)等;改變沸石表面活性,即引入靶向吸附活性基團,如引入金屬離子或原子、金屬氧化物、有機物等。不同改性方法對沸石性能的影響不同,一般從沸石吸附及離子交換能力方面進行改善。