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沸石生物功能和作用機(jī)理

沸石（Zeolite）是一種硅鋁酸鹽礦物，其主要成分是 SiO2（約含 65％），另外還含有 Al、Ca、Mg、K、Na、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Se、Co、Mo 等多種動物生長所需要的常量元素及微量元素， 這些元素均是以可交換的離子狀態(tài)存在，能被畜禽吸收利用。1756年瑞典礦物學(xué)家Crred在玄武巖中發(fā)現(xiàn)沸石，由于其在加熱至熔融狀態(tài)時伴有沸騰現(xiàn)象，故稱為沸石。沸石是 50 多種沸石族礦物的總稱，有天然沸石和人工合成沸石兩大類。 目前發(fā)現(xiàn)的天然沸石有 40 多種，應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)的主要有斜發(fā)沸石和絲光沸石等，而加工成沸石粉的多為斜發(fā)沸石。我國從1972年在浙江省縉云縣發(fā)現(xiàn)天然沸石礦床以來，相繼在全國21個省、自治區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)150多處沸石礦床。有許多學(xué)者進(jìn)行了沸石飼喂畜禽的生產(chǎn)試驗。

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視頻作者：蕪湖紅花山沸石礦業(yè)有限公司

采用氯化鈉溶液對某地天然沸石改性,以低濃度氨氮廢水為處理對象,比較了天然沸石和改性沸石的吸附等溫線、吸附動力學(xué)和動態(tài)吸附,并進(jìn)行了改性沸石的動態(tài)脫附研究。結(jié)果表明,沸石的平衡吸附量隨著平衡濃度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低濃度氨氮廢水的行為,改性沸石比天然沸石具有更大的吸附氨氮能力。假二級方程很好地擬合沸石吸附動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)。裝填105 g的改性沸石吸附柱有效處理20 mg/L氨氮的廢水量為40 L,是裝填相同質(zhì)量天然沸石吸附柱的2.67倍,出水氨氮濃度小于5 mg/L。用含氯化鈉和氫氧i化鈉的溶液脫附改性沸石吸附柱吸附的氨氮,脫附率為95.2%。

 氨氮是水體中氮的主要形態(tài)之一,是水體富營養(yǎng)化的一種主要污染物。在水污染較嚴(yán)重的地區(qū),執(zhí)行越來越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),如江蘇省在太湖地區(qū)污水處理廠氨氮排放限值執(zhí)行5 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)(DB32/1072-2007)。太湖流域不少污水處理廠面臨提標(biāo)的問題,需要強(qiáng)化氨氮的去除。因此,有必要研究既經(jīng)濟(jì)又有效的低濃度氨氮去除方法。由于沸石資源在我國儲量豐富、成本低廉,利用沸石處理廢水中低濃度氨氮無疑是一種有前景的方法。天然沸石可以有效吸附廢水中的氨氮,但由于天然沸石的吸附容量較小,再生頻繁,影響其大規(guī)模應(yīng)用。近年來,國內(nèi)研究人員研究天然沸石改性,取得了較好的效果,但這些研究針對較高濃度的氨氮廢水。

通過試驗，考察了無機(jī)鹽改性對沸石覆蓋控制底泥氮磷釋放效果的影響，并對沸石覆蓋技術(shù)控制底泥氮磷釋放的機(jī)理進(jìn)行初步探討，結(jié)果表明：①NaCl及CaCl2改性對沸石吸附氨氮的性能影響不大；CaCl2改性可以提高沸石Ca^2＋的交換量而降低Na^2＋的交換量。NaCl改性則可以明顯降低Ca2^2＋的交換量和增加Na^2＋的交換量．②NaCl及CaCl2改性對沸石覆蓋技術(shù)控制底泥氨氮的釋放影響不大，而對控制底泥磷的釋放則影響較大，沸石覆蓋控制底泥磷釋放效率從大到小依次為CaCl2改性沸石〉天然沸石〉NaCl改性沸石．③沸石覆蓋技術(shù)控制底泥氨氮釋放的機(jī)理為沸石的物理吸附和陽離子交換作用，控制底泥磷釋放的機(jī)理包括沸石的機(jī)械阻擋作用和沸石與銨所交換出來的Ca^2＋對磷酸鹽的固定作用。

底泥覆蓋，即于污染底泥上部覆蓋一層或多層覆蓋層使底泥與上覆水隔開和阻止底泥污染物的釋放，是目前國內(nèi)外具有廣闊發(fā)展前途的一種底泥污染控制技術(shù).天然沸石是自然界中廣泛存在的一種硅鋁酸鹽礦物，具有較高的陽離子交換和物理吸附能力，可用于去除水中的氨氮和重金屬陽離子等污染物.文獻(xiàn)提出可以采用沸石構(gòu)造活性覆蓋系統(tǒng)用于控制底泥陽離子污染物的釋放.Jacob，PH等則考察了斜發(fā)沸石覆蓋控制底泥二價鐵離子和二價錳離子釋放的效果.對天然沸石覆蓋層控制底泥氮磷釋放的影響因素(沸石粒徑、覆蓋層厚度、溫度及曝氣等)進(jìn)行了研究.而目前對于無機(jī)鹽改性對沸石覆蓋控制底泥氮磷釋放的影響，以及沸石覆蓋技術(shù)控制底泥磷釋放的機(jī)理等還鮮見報道.為此，本文通過試驗，考察了無機(jī)鹽改性對沸石覆蓋控制底泥氮磷釋放效果的影響，并對沸石覆蓋技術(shù)控制底泥磷釋放的機(jī)理進(jìn)行初步探討，旨在為我國地表水體底泥污染物釋放的控制提供理論指導(dǎo)與技術(shù)支撐。