Zeolite的硅鋁比對沸石的吸附性能影響很大,硅鋁比高,則A1代替Si少,形成的負(fù)電荷少,為平衡這些電荷而進(jìn)人沸石中的陽離子也少,影響了沸石的交換能力,而且孔穴和孔道內(nèi)含有水分、有機物和碳酸鹽等雜質(zhì),同樣影響了沸石的吸附和離子交換性能。因此,有必要對天然沸石進(jìn)行改性,以調(diào)整硅鋁比、去除雜質(zhì)、增大比表面積,進(jìn)而提高沸石的吸附和離子交換性能。目前已有的改性方法主要有:熱改性、鹽改性、酸堿改性、有機物改性和稀土改性等。
熱改性是在適宜的溫度下對沸石加熱處理,去除沸石中的水分和有機物,使沸石孔道暢通、比表面積增大,充分發(fā)揮其吸附和離子交換性能。用馬弗爐對沸石進(jìn)行熱改性,結(jié)果表明:沸石對氨氮的去除率隨著改性溫度的升高而緩慢增加,在400℃時改性效果最好,去除率為72.63%,但隨著溫度的繼續(xù)升高,去除率反而降低,高于500℃后,去除率則急劇降低。
鹽改性是利用鹽中的陽離子來交換天然沸石內(nèi)原有的陽離子,以改變天然沸石孔穴和孔道大小,進(jìn)而增強沸石與陽離子之間的相互作用,提高沸石的吸附性能。采用NaCl溶液對天然沸石進(jìn)行改性,通過對天然沸石和改性沸石掃描電子顯微鏡(SEM)和比表面積(BET)分析,發(fā)現(xiàn)改性沸石的表面明顯比天然沸石的粗糙,且改性沸石的總孔容與比表面積比天然沸石有所增大,同時Na+置換了孔穴中原有的Ca2+、Mg2+等半徑較大的陽離子,使得空間位阻變小,內(nèi)擴散加快,交換容量增大,從而提高了沸石對氨氮的吸附能力。
酸改性能夠去除沸石孔穴和孔道中的雜質(zhì),利于吸附質(zhì)分子擴散,提高了沸石吸附性能,而堿改性可以選擇性地去除沸石中的硅,降低硅鋁比,以改善與硅鋁比相關(guān)的離子交換性能。研究了酸堿改性沸石去除城市污水處理廠二級出水中氨氮,結(jié)果表明堿改性沸石對去除氨氮有明顯的提高,酸改性沸石效果不佳。對天然沸石進(jìn)行酸堿改性時,所得改性沸石未能提高對氨氮的去除率,且有降低的趨勢,這可能與所用沸石不同有關(guān)。
用有機物,特別是陽離子表面活性劑改性沸石,能夠明顯提高去除廢水中重金屬和磷酸鹽的能力。研究了十六烷基三甲基溴化銨改性沸石廢水中Cr(VI)的吸附去除效果,結(jié)果表明,水中cr(Ⅵ)的去除率能達(dá)到91%以上。林建偉_2副等考察了溴化十六烷基吡啶(CPB)改性沸石對磷酸鹽的吸附一解析性能,發(fā)現(xiàn)CPB改性沸石對磷酸鹽具備一定的吸附能力,且CPB改性沸石吸附磷酸鹽后的再生性能良好。
采用改良水熱法研制成了低成本的P型沸石,對其進(jìn)行了稀土鑭改性處理,發(fā)現(xiàn)改性后的合成沸石對氨氮、磷的去除率分別達(dá)到90%、95%。研究合成的TiO2/ZSM-5光催化劑降解苯和苯酚時,發(fā)現(xiàn)負(fù)載沸石的光催化劑和P25TiO2光催化劑具有相似的反應(yīng)活性和降解過程,且TiO2/ZSM一5光催化劑在反應(yīng)過程中能夠產(chǎn)生H2O2有助于光催化降解的進(jìn)行。
沸石的改性方法除上述幾種單一改性方法外,目前還出現(xiàn)了一些聯(lián)合改性方法,如NaCl–Mno2改性、MgSO4/AlCl3–焙燒改性、微波–NaC1改性等,這些改性方法都在不同程度上提高了沸石對水體中污染物的吸附能力.