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        沸石的改性技術與綜合應用

        發布日期:2022-01-11瀏覽次數:335

            前言:沸石是一種含水的堿或堿土金屬架狀鋁硅酸鹽礦物的總稱。它獨特的內部結構和晶體物化性質,使其具有吸附、離子交換、催化反應、耐酸、耐熱和耐輻射等優異理化性能,是一種新型的非金屬礦物原料。在工業上用于制造分子篩,以凈化 提純 濃縮某些氣體和液體。在輕工上用來制取造紙填充劑和漂白催化劑 在建材工業上,用作硅酸鹽水泥的混合材。在環保方面,用于放射性廢物處理、污水處理、敦化硬水。在農牧業上,用以制造化肥、農藥的載體,農產品儲藏、保鮮、脫水除臭及飼料添加劑。作為礦物原料,雖然開發歷史較短,但已廣泛深入到國民經濟和人類生活各個領域,顯示廣闊的前景。

            世界上首次發現天然沸石礦物是1756年。經過近200年后,壹到本世紀40年代末期才發現天然沸石工業礦床。中國1972年在浙江縉云縣首次發現天然沸石礦床。

            在第二次世界大戰期間,天然菱沸石被應用于石油的精煉和提純,促進了汽油的生產.懈決了一些國家的能源問題。園此.天然沸石的需要量大幅度地增加.曾一度引起了一定范圍的 沸石熱 。但是,在相當長的時間里,在自然界中沸石礦物僅發現在巖石的孔洞或裂隙中,數量有限。為彌補不足,人工合成沸石在工業上的應用得到了發展。到目前為止,世界上已經能夠合成x 型、Y 型、A 型等上百種人工合成沸石,并廣泛地應用到很多工業部門。

            1  沸石礦資源概況

            1.1  天然沸石的成因及結構

            1.1.1  成因

            天然沸石是由原始鋁硅酸鹽物質在晚期巖漿、熱液蝕變、接觸交代、沉積成巖、變質及風化表生作用各階段,在水的參與下形成的礦物。其中最重要的成礦過程是中酸性火山玻璃物質在堿性水介質的作用下經過水化、水解、反應和結晶成巖生成沸石。成礦模式:火山玻璃+水介質一蒙脫石+沸石+二氧化硅+金屬離子(溶液)。

            火山玻璃物質蝕變為沸石,化學成份雖然從組分上沒有大的變化,但其含量上的變化還是很明顯的。表現在沸石巖中的SiO2、Na20、K2O的含量比原巖明顯地減少,而CaO、MgO、A1203,和H2O 明顯地增加。

            沸石在實驗室生成的適宜溫度為100-2500C,而天然沸石大部分是在溫度不很高的地表水及地下水環境中形成的。

            1.1.2  結構特征

            天然沸石是沸石族礦物的總稱,已經發現的沸石族礦物共有40種。其中比較常見的有斜發沸石、絲光沸石、菱沸石、鈣十字沸石、毛沸石、方沸石、濁沸石等。廣西目前發現有絲光沸石和輝沸石兩個礦種。

            沸石是呈架狀結構的多孔含水鋁硅酸鹽的晶體的總稱,有自然界天然存在的礦物,也有人工合成的晶體。所有沸石都可用一個通用的化學式來表示:(Na,K)x(Mg,Ca,Sr,Ba)y[Alx +2ySin-(x +2y)].mH2O

            X:堿金屬離子個數;

            Y:堿士金屬離子個數;

            n:鋁硅離子個數之和;

            m:水分子的個數。

            從電價配位情況看:一價、二價陽離子的電價數之和等于鋁離子的個數。沸石水不參與電價平衡。

            SiO2和Al2O3兩種成份占沸石礦物總量的80%。但不同的鋁硅比值卻構成不同的沸石礦物種類。H2O也是沸石的主要成份之一,含量在10%左右,但水不參與沸石的骨架構成,僅吸附在沸石晶體的微孔中。

            各種沸石之問的主要差別在于它們之間的骨架結構不同。所謂“骨架”,是指由氧、硅、鋁三種原子構成的三維空間結構,不包括堿、堿土金屬和水。沸石骨架結構中的基本單元是由四個氧原子和一個硅(鋁)原子堆砌而成的硅(鋁)氧四面體。硅氧四面體和鋁氧四面體再逐級組成單元環、雙元環、籠(結晶多面體)構成三維空間的架狀構造沸石晶體。

            作為次級單位的各種環聯合起來即形成各種沸石的空洞和孔道(或稱孔穴和通道)。各種沸石都有自己特定的形狀和大小的空洞和孔道能吸附和截留不同形狀和大小的分子。因此,沸石又叫作分子篩。在沸石晶體中,硅為四價,鋁為三價,所以鋁氧四面體的電荷不平衡,所缺電荷由堿金屬或堿土金屬來補償。

            1.2  沸石的工業類型

            (1) 凝灰角礫巖、集塊巖型:主要為斜發沸石、顏色復雜,多為白、粉紅、淺黃等。礦石具角礫狀結構、集塊結構。假流紋構造、珍珠構造。玻璃質或凝灰質火山角礫和集塊在礦石中約占60%~90%。以流紋質熔漿基底式膠結、凝灰質火山灰膠結為主。并均發生沸石化和蒙脫石化。斜發沸石發育在角礫、集塊的中心部分。呈晶簇狀、顯微片狀、板條狀。質量分數在30%~70%。鏡下鑒定和總交換容量的測定,礦石中的角礫和集塊比膠結物礦化強,是因為角礫和集塊中的酸性火山玻璃物質較多,易于沸石化所致。其NH十4交換量測定結果是角礫和集塊為70.99ml/100g;膠結物為37.66ml/100g??梢姸叩牡V化強度是不同的。

            (2) 脫?;渲閹r型: 主要為斜發沸石。礦石呈白色、綠色和粉紅色。礦石多呈玻璃質結構、?;郀罱Y構。具典型珍珠構造。斜發沸石呈板條狀、片狀,集中在玻璃體中心。質量分數30%~70%,最高可達80%。少量絲光沸石呈纖維狀、棉絮狀分布在斜發沸石周圍。并有少量片沸石與其共生。

            (3)流紋質玻屑凝灰巖、玻屑凝灰巖型: 該類型礦石以方沸石為主。礦石一般為灰綠色、綠色。具典型的玻屑凝灰結構、玻屑晶屑凝灰結構。塊狀及流紋狀構造。礦石中含有30%~60%的弓狀、島狀、棒狀玻屑。部分或全部脫玻形成方沸石和蒙脫石。方沸石主要在玻屑中,質量分數為30%~50%。

            (4) 流紋巖、球粒流紋巖型: 該類型礦石以絲光沸石為主。礦石為紫紅色、磚紅色。具?;呓Y構,玻璃質結構。球粒狀構造。沸石礦化弱者,流紋構造清晰,礦化強者則流紋構造不明顯。且絲光沸石呈脈狀縱橫交錯將礦石切割成角礫。礦石中的酸性火山玻璃組成的基質均發生脫?,F象,形成纖維狀絲光沸石,呈球狀、脈狀集合體產出。礦石中絲光沸石質量分數在30%~50%。

            1.3  天然沸石的性能

            天然沸石具有獨特的內部結構和晶體化學性質,使其具有吸水、吸附、選擇性吸附、離子交換、催化反應、耐酸和耐輻射等性能。

            (1)吸水特性

            水是極性很強的分子,沸石對水有很大的親合力,與其他干燥劑相比有其吸水率高的突出特點,可在較廣的范圍內使用。其吸水量是硅膠或氧化鋁的5-6倍。并且高溫下仍有高的吸水量,如在100oC吸水量為13%,200oC時仍有4%。沸石在高速氣流中仍有較高的吸水量,通常如氣體線速度為30m/min時,沸石的絕熱吸水量為16.7%。

            (2)吸附性和選擇吸附性

            沸石晶體的大量孔穴和通道使沸石具有很大的比表面積,每克沸石可達400~1000m ,其中絲光沸石一般為440m ??籽w積可占沸石全部體積的50%,加上特殊的分子結構而形成的較大的靜電引力使拂石具有相當大的應力場。當趕走沸石內部的水以后.沸石內部空腔就具有應力場,而對周圍的物質具有吸附作用。

            (3)離子交換性和選擇交換性

            沸石中的鉀、鈉、鈣等陽離子與結晶格架結合的不很緊密,具有在水溶液中與其他陽離子進行可逆交換的性質。沸石與某些金屬鹽的水溶液相接觸時,溶液中的金屬陽離子可進入拂石中,沸石中的陽離子則可被交換下來進入溶液中。

            2  沸石的改性技術進展

            2.1  離子交換改性

            2.1.1 水溶液中離子交換改性

            常用的水溶液改性方法有無機酸改性、無機鹽改性及稀土改性3種方法。無機酸處理基于半徑小的H+置換沸石孔道中原有的半徑大的陽離子,如Na+ , Ca2+和Mg2+等,使孔道的有效空間拓寬;同時無機酸的作用導致沸石礦物的結晶構造發生一定程度的變化,適度控制可增加吸附活性中心。說明酸浸活化法能有效地提高沸石的比表面積,對增強沸石對氨氮的去除效果較好。夏麗華等發現,改性對沸石的粒徑基本上沒有影響,改性前的平均粒徑為14.08 μm,改性后的平均粒徑為14.70μm。

            無機鹽處理則是用鹽溶液浸泡增加沸石的離子交換容量,從而提高天然沸石的吸附性及陽離子交換性能。經過無機鹽改性的沸石用于凈化廢水時更有利于去除水中的各種污染物。

            一個完整的金屬配合物離子可以在水溶液中通過離子交換進入沸石孔道內,使沸石固載某些已知的均相催化劑,從而提高沸石的催化和吸附性能。Pablo Canizares 等用離子交換法制備的Pd -ZSM - 5沸石分子篩對丁烷臨氫異構化反應表現出高反應活性和高選擇性,當Pd的質量分數為0.53%時,即可提供足夠的酸性,保證反應進行,生成異丁烷的選擇性達到90%以上。

            稀土改性方法是利用LaCl3對天然沸石進行長時間浸漬,改性后,部分生成金屬氧化物和氫氧化物。在這些金屬氧化物表面,由于表面離子的配位不飽和,在水溶液中與水配位形成羥基化表面。表面羥基在溶液中可發生質子遷移,表現出兩性表面特征及相應的電荷。改性后的沸石表面覆蓋羥基后,易與金屬陽離子和陰離子生成表面配位絡合物,所以沸石能吸附水中的陰離子和陽離子。

            2.1.2  固態離子交換改性

            常規溶液交換法所需交換時間長,交換后需處理大量的鹽溶液,并且有很多不溶于水或在水溶液中不穩定的離子,不能通過常規溶液交換法引入沸石分子篩中。固態離子交換法是將沸石與金屬氯化物或金屬氧化物進行機械混合,再進行高溫焙燒或水蒸氣處理等不同手段,以得到該催化劑對特定反應的最佳催化活性。M. M. Mohamed將氫型沸石與Cu2+,Na+混合,通過XRD及FT - IR分析,發現發生離子交換后,降低了Cu2+ , Na+ 的自由擴散能力,這表明沸石骨架元素和這些陽離子之間發生了離子交換。

            研究發現,盡管離子交換法能夠對沸石進行改性,但還是存在一定的局限性和缺點:不適用于高硅鋁沸石,孔徑變化與陽離子交換能力不成線性關系,而且離子交換能力的控制比較困難,因此很難通過此方法實現沸石孔徑的精細調變。

            2.2  加熱焙燒改性

            沸石中的水加熱到200℃左右即可逸去,沸石得到活化,形成疏松多孔的海綿體,使吸附和陽離子交換等特性得以發揮。而且當水受熱逸出后,通道和孔穴更加空曠,相應內表面積更加巨大,而且脫水后沸石晶穴內部具有很強的庫侖場和極性,色散力與靜電力的加和使沸石表現出強烈的吸附性。沸石具有耐高溫特性,但溫度太高會破壞其結構使其失去離子交換功能。一般情況下, 500℃~550℃灼燒時既可提高其機械強度又可加大孔容,增加比表面積,還可增加陽離子的運動活性,使離子交換進行更充分。對經過不同溫度灼燒的沸石進行電鏡觀察可觀察沸石結構的變化,將多孔改性沸石球顆粒在550℃和800℃時灼燒,然后對沸石球斷面進行掃描電鏡觀察,發現550℃燒制的沸石球微孔結構非常明顯,孔道分布均勻廣泛,形狀規則, 80%的孔徑在20μm~50μm之間;而800℃燒制的沸石球顆粒結構明顯不同, 90%的孔徑只在20μm~30μm之間,稍大的孔道嚴重變形,用其處理氨氮廢水效果急劇下降。天然沸石的熱穩定性取決于沸石的硅、鋁和平衡陽離子的比率,一般在其組成變化范圍內,硅含量高,則穩定性好。平衡陽離子性質的某些變化,對于晶體的穩定性有顯著影響,如鈣型天然斜發沸石在500℃以下即可分解,同一樣品若用鉀進行離子交換,則其晶體溫度達800℃仍不破壞。范樹景等選用山東濰坊斜發沸石, 將天然沸石在400℃、500℃、600℃下分別加熱處理2h,再冷卻至室溫,結果經過400℃煅燒的沸石對Cr6 +的吸附性能較好。羅道成等采用廣東上陵天然沸石,將天然沸石粉與優質煤粉按一定比例混合,在高溫下灼燒成多孔質高強度的改性沸石顆粒,將改性沸石加入含Pb2+、Zn2+、Ni2+的廢水中,測定其濃度;廢水經改性沸石顆粒吸附后,廢水中Pb2+、Zn2+、Ni2+含量顯著低于國家排放標準,沸石顆粒經過解吸脫附再生處理后可重復使用。李曄等采用浙江縉云斜發沸石,加入一定比例的煤粉、淀粉用于改性沸石,研究表明,天然沸石經改性處理后,與優質煤粉和可溶性淀粉按100∶6∶2的比例混合制球,在550℃下燒制2h,得到的多孔改性沸石球成品對水中氨氮去除率達到80%以上,并且有較高的強度,能夠滿足一般水質處理的要求。

            2.3  礦物表面改性

            2.3.1  沸石內配位化學

            由于硅烷活性非常高,它們能與沸石的表面羥基反應以致被接枝在沸石的表面,通過后續處理,最后形成一個穩定的硅氧表面層。謝曉鳳等研究了用溴化十六烷基三甲基銨改性沸石,由于溴化十六烷基三甲基銨是大分子的長鏈季銨鹽,有機陽離子不能進入沸石孔穴內部,其陽離子的N端被吸附在帶負電荷的沸石表面上,在沸石表面形成了類似膠束的一層覆蓋物。用此改性沸石去除廢水中的重鉻酸根,重鉻酸根陰離子由于與表面活性劑形成沉淀被去除。R. S. Bowman等發現, 用離子表面活性劑改性的沸石,在保持原來去除重金屬離子、銨離子和其他無機物能力的同時,還可有效地去除水中的含氧酸陰離子,并大大提高了其去除有機物的能力。但硅烷化處理也有其本身的缺點,有機硅烷化合物能對整個孔道進行修飾,因此除改變孔徑外,沸石的內表面性質也發生較大變化,有可能影響沸石的吸附和催化性能。

            2.3.2  化學蒸氣沉積(CVD)

            CVD法包括吸附沉積、化學分解、水解和氧化還原等幾個過程。CVD法可用于高分散、高含量的金屬或金屬氧化物負載型催化劑的制備, 如把Zr (OEt) 4沉積在ZSM - 5上,經水解焙燒可得到一層氧化鋯沉積層。這樣得到的材料對從甲醇制異戊烷表現出有趣的選擇性。Karina Fodor 等用Si(OCH3 ) 4或Si (OC2 H5 ) 4對中孔MCM - 41分子篩進行修飾,通過改變沉積條件,可以將MCM - 41的孔徑從3 nm 減小到2 nm,為中孔分子篩的孔徑調變提供了有效方法。X. S. Zhao等用三甲基氯硅烷對沸石進行表面改性,改性后的沸石既保持多孔結構,又具有良好的疏水表面,所以能在水存在的條件下,選擇性吸附去除揮發性有機化合物(VOCs) ,在空氣凈化及含VOCs的廢水處理方面有一定的利用價值。但是CVD法需要真空裝置,投資較大,操作比較復雜,難以工業推廣應用。

            2.3.3  沸石的表面有機金屬化學

            采用分子反應的研究方法,使有機金屬化合物與沸石分子篩的表面羥基反應,形成含超分子表面有機物種的多相催化活性中心,或將均相催化劑接枝到分子篩等固體表面上,在分子水平上再造沸石分子篩的表面,形成具有不同催化性能的復合催化劑。鄭瑛等詳細地研究了SnMe4與HY沸石的相互作用,發現SnMe4能夠在非常低的溫度下與HY沸石超籠的酸性羥基定量地發生反應, 導致—SnMe3被接枝在超籠內, SnMe3 /Y復合材料對苯有比HY更強的吸附選擇性。V. R. Choudhary等將無水AlCl3接枝到MCM - 41等沸石分子篩的表面硅羥基上,制得環境友好的負載型固體酸催化劑。有機金屬化合物的引入可以改變沸石的孔尺寸并提高沸石的催化性能,但同時將使沸石孔內的自由空間大大降低。

            2.4  載體改性

            沸石的微觀結構具有多空穴、多孔道、比表面積巨大,可作為良好的載體。肖舉強等用天然沸石作載體,將活性氧化鎂載在其上進行除氟,效果較好,在最佳條件下, 此種鎂型沸石的除氟量可達14mg F-/g沸石,并可再生使用。李彬等根據水合氧化鑭對正磷酸鹽有較大的吸附容量,同時經無機鹽改性的沸石對氨氮的吸附能力比天然沸石的吸附能力成倍地提高這個原理,兼顧兩者的優點制備復合吸附劑,同時去除氮磷。結果表明,用稀土鑭改性的沸石與天然沸石相比,對氨氮和正磷的去除率都有較大的提高,尤其對正磷的去除率達99% ,此種改性沸石也可再生, 再生7 次后的去除率僅降低7%。沸石還是一種極性吸附劑,可以吸附有極性的分子和細菌,對細菌有富集作用,因此沸石是一種理想的生物載體,培養出的生物沸石,吸附NH3-N、NO2-N、有機物、濁度、色度等在技術上是可行的,而且脫氮較為徹底。

            3  沸石的應用

            3.1  建材工業

            建材工業是沸石的主要應用領域,世界上約有五分之二的沸石用于水泥工業,沸石做為水泥摻料可以改善性能、提高標號、降低成本。

            3.2  洗滌用品

            在洗滌劑中,沸石可用作填料和摩擦劑等。摩擦劑是牙膏的主要組份,用量高達40 %~45 %。

            3.3  農業

            在農業中,沸石可用作土壤改良劑,起保持水分、肥力、調節酸堿度的作用。在化肥、農藥生產中,沸石可用作填料和固化分散介質等。作為農藥載體,可吸附農藥有效成分,交換有殺菌作用的重金屬離子,使揮發性農藥或殺菌劑由沸石暫時保存起來,然后緩釋,將高效農藥低毒化,既延長藥效,又降低甚至消除農作物中的殘余毒性。沸石型化肥是一類新型長效肥料由沸石粉和碳酸氫銨制成的沸石碳銨,具有不結塊、不揮發、氨味刺激小等特點,氮素利用率提高20 %左右,肥效期可延長近一倍。長期施用可以提高土壤的保肥、保水性能,與普通碳銨一樣適用于各種土壤和各種農作物,是一種很好的速效性新型氮肥品種。自1965 年以來,國外就開始研究天然沸石用作家禽、家畜飼料添加劑。實驗表明:在豬、雞的飼料中添加沸石,能增加家禽的成活率和抗病能力,提高飼料轉化率,促進家禽、家畜的生長。若飼料中加入5 %的沸石粉,可使小雞比常規下增重10 %~15 % ,提高雞的產蛋率28 %。這樣既可以節省飼料用量,又提高了動物的生長率。

            3.4  輕工業

            沸石具有顯著的離子導電性能。將其加入樹脂中, 可提高塑料制品的抗靜電性。添加于樹脂中的沸石還可吸收塑料由紫外線照射而分解出的氯化氫氣體, 提高塑料制品的耐光性。在PVC 硬質板、管生產中以沸石粉取代輕質碳酸鈣, 可以降低成本, 產品質輕耐用, 而且鋸邊加工時不產生火花。

            3.5  環境保護

            3.5.1  用于空氣凈化  

            沸石具有強大的吸附功能,對極性分子如H2O、N H3 、H2 S 、CO2 等有很高的親和力,即使在低相對濕度、低濃度、較高溫度條件下仍能有效吸附,因此是性能穩定、吸附效果良好的吸附劑,可用于廢氣處理和空氣凈化。銥和鉑- 銠/ 氧化鋁在汽車尾氣的處理中是良好的催化劑,Shigeru等的研究表明,用天然沸石作為載體,可在汽車發動機內有效的轉化NOx(轉化率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( H2 S , SO2 , N H3 ,CO 等) ,例如陳涓涓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,韓成等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NH3 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。

            3.5.2  用于水污染治理去除氨氮和磷

            水體中氨氮和磷含量增加會導致水體富營養化,藻類大量繁殖,溶解氧銳減,水質嚴重惡化,從而破壞水生態平衡。因此,有效控制和降低污水中氨氮和磷含量已成為現代污水處理技術的一項新課題。國內外在用天然沸石去除氨氮方而作了較多的研究,對它在污水處理中的應用條件、再生工藝等進行了生產性試驗,并建成了一定生產規模的污水處理廠。美國明尼蘇達州的Ro sement 污水廠,處理水量為2 260m3 / d ,先將原水進行一定的前處理,用斜發沸石進行離子交換,處理后水中氨氮去除率達到95 %以上。盂供等人選用甘肅的天然沸石經活化后處理含磷廢水,結果表明活化沸石能有效去除生活污水中的磷化物,并得出最佳除磷條件:沸石粒徑015~116 mm ,p H 4~12 ,濾速為3m/ h 。

            去除氟。氟是一種有毒的物質,飲用水中氟的含量過高,容易使兒童患氟斑病和氟骨癥。胡麗娟等人通過靜態實驗研究表明活化沸石降氟吸附反應較快,其最佳p H 值范圍為5.5~6.5;再生液p H 值在小于4 或大于11 時再生效果良好。沸石除氟有許多優點:可對含氟量不同的原水有效地除氟,處理后水質澄清透明,含氟量達到國家飲用水標準;處理成本低,裝置簡單,再生簡易。

            去除砷。砷是環境中普遍存在的有毒元素?;瘜W和冶金工業中排出的污水很多是含砷廢水,處理含砷廢水的方法很多,在固定床中用固體吸附劑來吸附砷化物流程比較簡單,效果可靠。M. P. Elizalde - Gonzalez 等研究了沸石除水中砷的方法。比較了沸石不活化,鹽酸及負載亞鐵離子活化對As ( Ⅲ) , As (V) ,及有機砷dime2 thylarsinic acid ( CDMA) 和p henylar sonic acid (PHA) 去除的不同效果,并探討了沸石除砷的吸附動力學,p H 對吸附的影響及砷的解吸能力。

            去除水中的金屬離子。鋅、鉻、鎳等重金屬離子是造成環境污染、對人體極為有害的物質,由于重金屬不能被生物降解為無害物,它們在水中富集,造成水體污染,并通過食物鏈最終危害人類健康。消除方法有活性炭吸附法、溶劑萃取法、離子交換法。而沸石幾乎對水中所有的重金屬離子都有去除作用。天然沸石是去除銅、汞、鉛和鋅等重金屬離子的一種新型的廉價離子交換劑。陳國安等的研究表明: 沸石可有效去除Pb2+,Cu2+ , Zn2+, Cd2+ 和Hg2+。特別是用NaOH ,HCl 和NaCl 處理過的活化沸石,其吸附交換性能可顯著提高。沸石吸附交換下來的重金屬離子,還可濃縮回收,沸石經處理也可再生使用。

            去除有機污染物。有機污染物是一類主要污染物,沸石對有機污染物的吸附能力主要取決于有機物分子的極性和大小。極性分子較非極性分子易被吸附;隨著分子直徑的增大,被吸附進入孔穴的機會逐漸減小。含有極性基團如- OH、> C =O、- NH2 或含有可極化基團如> C = < 、C6 H5—等的有機物分子,能與沸石表面發生強烈的吸附作用,二氯甲烷、三氯乙烷等都屬于沸石易吸附物質之列。一些常見的有機污染物,如酚類、苯胺、苯醒、氨基酸等,分子直徑適中,可被沸石吸附而去。何杰等用固定床吸附柱方法研究天然沸石去除水中致色有機物的效果,結果表明,天然沸石對自來水中致色有機物有明顯去除效果。

            去除放射性物質。放射性元素Cs + ,Sr2 + 是核裂變產品中的主要成分,通常被排放到廢水中。沸石的熱穩定性和抗輻射性使其具有除Cs + ,Sr2+  的優越性。

            4  沸石開發應用需注意的問題與建議

            天然沸石開發重點應轉向環保產業。天然沸石礦產也和其他非金屬礦產一樣,在資源有保障的前提下須依據礦物的理化特性確定發展方向,再根據市場需求和技術工藝選擇具體項目?,F就我國天然沸石礦產而言,其開發利用的總體構思應是在繼續鞏固和擴大己有應用領域的基礎上,要盡早地將開發重點轉移到環保產業的軌道上來,這實為一項符合我國基木國情的務實選擇。為了更好的開發和利用沸石,我們應做到以下幾點:

            第一,現在人們在天然沸石的改型改性研究方面取得了一些成績,如熱處理、酸處理、鹽處理、直接氧化改性以及機械加工等提高了天然沸石的吸附能力,但還遠遠不能遂人愿。我們還應該大力加強這方面的研究,通過各種活化工藝處理天然沸石,擴大其孔徑和增強其吸附能力,使其在去除有機物廢物等方面發揮更大作用。

            第二,飽和沸石的最終處置向題。為了避免造成二次污染,飽和沸石的處置方案與污染處理方案應同時考慮,不能任意棄置,否則經雨水淋溶可能造成土壤和水體的污染。飽和沸石的處置首先要考慮資源再利用,如用作化肥生產的原料、水泥生產的原料、用于混凝土的組成、制硅等。

            第三,尋找沸石與活性炭吸附聯合使用的最佳工藝。作為吸附劑,沸石與活性炭均各有優勢,若將沸石與活性炭吸附工藝聯合使用,相互取長補短,有望使飲用水源中的各種污染物得到全面和徹底的去除。最后還要注意,除技術上的因素外,成本和經濟因素也是天然沸石選擇加工與改造方法及程度的依據。天然沸石加工、改造和應用不僅是技術活動,而且是經濟活動,因此必須合理兼顧,才能獲得最理想的效果。

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