Zeolite是沸石族礦物的總稱,是一種架狀鋁硅酸鹽礦物,含水和堿或堿土金屬,其組成可用一般化學式表示為:M2/nO.Al2O3.xsio2.yh2o,M代表價數n為的陽離子。沸石可分為天然沸石和合成沸石兩大類。入工合成沸石主要用作催化劑,其應用研究已經較為深入。天然沸石是1756年瑞典礦物學家首先發現,由于具有優于合成沸石的熱穩定性、耐酸性、耐輻射性,以及成本低、儲量大等特點,已成為當今世界各國極為重視的新興礦產資源,并越來越受重視。研究表明,天然沸石在地殼中分布廣泛,現已發現的天然沸石約40多種,常見的有斜發沸石、毛沸石、絲光沸石、輝沸石、片沸石和菱沸石等。由于其優越的離子交換性、吸附性、孔道擇形性等性能而廣泛應用于建筑材料、石油化工、環境保護和農業等部門。當前環境污染治理技術大多存在設備復雜、成本高和效率低等不利因素而難以在實踐中推廣。尋求和開發利用成本低廉的環保技術是解決環保與生產、環境與發展的矛盾所在。天然沸石具有比較大的表面積、優良的離子交換性能和吸附性及其豐富的儲量,低廉的成本而在環保領域中得到了廣泛的應用并取得了許多新的研究成果。本文就此介紹了近年來天然沸石在環境保護中的應用研究的一些主要進展。
沸石具有優良的吸附性質,可作為吸附劑和干燥劑用于廢氣處理和空氣凈化。另外,由于沸石的表面積大,其結晶骨架上及平衡離子上的電荷局部密度較高,并在骨架上出現酸性位置,使它具有固體酸性質,是有效的固體催化劑和載體。利用天然沸石做載體,載上具有催化性的金屬或其它催化劑,可以顯示更好的催化活性。
汽車尾氣、工藝廢氣及室內異味等直接影響環境空氣,是危害極大的大氣污染源。天然沸石由于具有吸附性和催化性,以及可做催化劑載體而廣泛應用于空氣凈化。研究表明用沸石作載體同時用銥和鉑-鐒氧化鋁作催化劑,可在汽車發動機內有效轉化NOx(70%),并可完全去除烴類物質。它還可以用于去除或回收工業廢氣(H2s、SO2、NH3、CO)等,例如用天然沸石代替活性炭進行煙氣脫硫,研究結果表明當加熱到400℃時被活化的天然沸石具有最大的吸附容量,天然沸石的代替大大降低了煙氣脫硫的費用。天然沸石也可以用于減輕禽畜飼養場的臭味,利用天然沸石處理禽畜糞便的實驗研究表明由于沸石的吸附性能,減少了的揮發,保持了一定的肥效,而且還降低了糞便所發出的惡臭,改善了操作人員的勞動環境。
造成辦公室、居室異味的化合物主要是乙醛、羧酸等含氧化合物、硫醇等硫化物以及甲胺等氮化物。一些發達國家常用催化劑將其氧化除去,但這種方法要求在催化劑放置處加熱以保持其活性,并受吸附容量的限制。改性沸石具有將這類異味捕捉并使其緩慢分解的功能,從而彌補了上述方法的不足。它可制成空氣清新劑,也可制成涂料噴在電冰箱、空調等的表面,或簡單制成粉末用口袋裝著放在房間里即可。