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天然沸石在水處理中的應用|沸石的水處理作用

一、天然沸石脫氮

含氮廢水的處理對于防止水體富營養(yǎng)化尤為重要。目前，實現(xiàn)工業(yè)廢水的脫氮方法主要有生化方法、物理化學方法、沸石吸附方法和離子交換方法等。沸石骨架中存在某些空穴和孔隙，這決定了它們具有吸附和離子交換作用。沸石除去氨氮的機理是非離子氨的吸附和離子氨的離子交換。通常認為非離子氨的吸附是主要的，因為氨是極性分子，并且沸石的表面帶負電，因此其對氨具有較強吸附作用。

研究了天然沸石對氨氮廢水吸附特性的實驗，結果表明， 沸石吸附氨氮過程的適pH為7-8；沸石對氨氮吸附容量與比表面積和總孔體積的大小有較大影響并且呈正相關關系；沸石的投加量越大，其去除氨氮的效率越高；而沸石對氨氮的吸附容量隨著沸石投加量的改變則與之相反。

二、天然沸石除磷

研究人員通過研究沸石的除磷性能實驗表明，沸石具有吸附劑的功能且能夠除磷，即使 pH 值較廣時，沸石也可有效去除廢水中的磷，當沸石投加量、原水磷的濃度、磷的各種存在形態(tài)有所變化時，磷去除率也隨之改變。而部分研究人員研究了天然沸石除磷的影響因素實驗，結果表明，沸石對磷的去除率隨著沸石用量和接觸時間的增加而增加，達到峰值后再投加沸石和增加接觸時間，去除率逐漸下降。

三、天然沸石除有機污染物

由于工業(yè)的迅猛發(fā)展，例如有機工業(yè)、精細化工和高分子工業(yè)的迅速發(fā)展，使得水中有機污染物更加復雜和繁多。天然沸石能夠去除廢水中的有機污染物是因為其吸附能力主要由有機物分子的極性和大小所決定。其中沸石更容易吸附極性分子和較小分子直徑的；此外，如果有機物分子含有極性基團或可極化基團， 其可以強烈地吸附在沸石的表面上并因此被去除。通過實驗利用活性炭、沸石來去除飲用水中的有機污染物，結果表明，沸石可以代替一些活性炭作為吸附劑，沸石深度處理飲用水的能力部分甚至優(yōu)于活性炭。

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視頻作者：蕪湖紅花山沸石礦業(yè)有限公司

利用沸石的離子交換性質(zhì)等 ，可有效地去除水中的重金屬離子。美國研究團隊證實沸石（尤其是以斜發(fā)沸石為主），其對 Pb和其他的重金屬起到很強的親和力 ，對 Pb的吸附能力多在 155.4mg/g左右，因此在投入到污水處理中具有良好的吸附效果。

另外，還可以用酸、氧化劑、復原劑、金屬鹽等對沸石進行改性，來進一步改善其吸附功能。Li等人發(fā)現(xiàn)經(jīng)陽離子外表活性劑改性的沸石，其在保持原有功能基礎之上，還可去除水中的含氧酸陰離子，并大大提高了其去除無機物的功效。

依賴于自身的縫隙結構，沸石分子篩孔徑均勻，內(nèi)部間隙結構發(fā)達，比表面積大，吸附能力強，含有大量肉眼看不到的孔徑，1克沸石材料中的孔徑，展開后比表面積高達500-1000m2，具有特殊的用途。

不同分子間的吸附作用

也叫凡德瓦重力。雖然分子的運動速度受溫度和物質(zhì)的影響，但在微環(huán)境下，其運動速度是恒定的。由于分子間存在相互吸引的作用力，分子被沸石的孔洞抓住，將更多的分子繼續(xù)吸入，直到沸石吸附飽和為止。

物理吸附

分子篩在除去液相和氣相中的雜質(zhì)時，其孔隙結構會產(chǎn)生很大的比表面積，從而很容易達到吸附的目的，而沸石孔壁上的大量分子由于分子間的吸附作用，能夠產(chǎn)生強大的引力，就像磁力一樣，能夠?qū)⒔橘|(zhì)中的雜質(zhì)吸入到孔徑。

化學吸附

沸石表面除了物理吸附外，還常發(fā)生化學反應，這是因為沸石表面含有少量化學鍵、功能氫氣和氧，這些化學鍵可含地氧化物或絡合物，與被吸附物質(zhì)發(fā)生化學反應，從而與被吸附的物質(zhì)結合，聚集到沸石的內(nèi)部和表面。