利用天然非金屬礦產(chǎn)來處理廢水的研究是當前環(huán)保研究的熱點之一。天然沸石的結(jié)構(gòu)決定其具有獨特的吸附性,催化性,離子交換性,離子的選擇性,耐酸性,熱穩(wěn)定性,多成分性,及很高的生物活性和抗毒性等。它的物理化學特性使沸石第一次被發(fā)現(xiàn)開始就引起了無機礦物學家的興趣。現(xiàn)在,沸石廣泛應用于現(xiàn)代生產(chǎn)、生活的各個領域,如畜禽飼料、水產(chǎn)養(yǎng)殖、化工環(huán)保、獸藥、飼料添加劑等。特別在廢水處理領域中的應用國內(nèi)外學者已做了大量的研究。沸石種類較多,在水處理中應用最多的是斜發(fā)沸石,它是自然界中最豐富的沸石,而且分布廣泛,這種沸石甚至顆粒很小時在電解質(zhì)溶液中機械性能也很穩(wěn)定。本文主要討論的是斜發(fā)沸石。
利用天然沸石可以除去廢水中的氨態(tài)氮,利用天然斜發(fā)沸石治理氨氮廢水效果明顯,平均脫除率為85%,吸附后的含氨沸石進行農(nóng)作物栽培實驗取得很好的效果。沸石對放射性元素有一定的去除能力,如對Cs137和Sr90有極好的交換除去能力,對Cs137的去除率可達99%。由于各種陽離子的水合半徑的差異,斜發(fā)沸石對某些陽離子具有較強的選擇吸附能力,其陽離子交換順序為:Cs+>Rb+>K+>NH+>Sr2+≈Ba2+>Ca2+>Na+>Fe3+>A13+>Mg2+>Li+。沸石有良好的交換Ca2+,Mg2+的能力,因此沸石可做硬水軟化劑,在沒有Cs+,Rb+存在時,可以從海水中提取K+制造鉀鹽,這對于發(fā)展我國農(nóng)業(yè)具有重要的意義。
沸石在自然狀態(tài)下,發(fā)生各種置換現(xiàn)象而吸附了大量的金屬陽離子和水分子,沸石對各種重金屬(離子)具的程度不同的吸咐選擇性,和沸石硅鋁比有關。各種重金屬(離子)在交換吸附過程中被富集而在再生時可以洗脫,有利于金屬回收,降低了吸附劑成本,在處理含重金屬(離子)廢水中效果顯著。
研究認為天然沸石去除痕量的重金屬離子時,對Pb,Cu的去除率大于Zn。由此可見Zeolite的應用較廣泛,在某些廢水中的處理效果較好。但是由于天然沸石孔道易堵塞,并且相互連通的程度也較差;其表面硅氧結(jié)構(gòu)具有極強的親水性,結(jié)構(gòu)外部陰離子易水解,導致天然沸石吸附有機物的性能極差,并且硅鋁結(jié)構(gòu)本身帶負電荷,故難以去除水中的陰離子污染物;還因為天然沸石孔徑小去除重金屬離子效果不太好,其吸附能力往往達不到要求,所以生產(chǎn)用量相當大。這些都是天然沸石的缺陷。為進一步提高天然沸石的吸附、離子交換等性能,必須對天然沸石進行改性處理。如何提高離子活性及如何進行活化則一直是研究的熱點。