由于天然沸石表面的硅氧結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的親水性,且結(jié)構(gòu)外部的陽離子易水解,導(dǎo)致天然沸石吸附有機(jī)物的性能變差,另外由于硅鋁結(jié)構(gòu)本身帶負(fù)電荷,故天然沸石難以去除水中的陰離子污染物,目前主要是通過改性的方式提高沸石對(duì)有機(jī)物和陰離子的吸附能力,擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

一般沸石改性要達(dá)到兩個(gè)目的:

1.是去除沸石表面和微孔道內(nèi)的有機(jī)或無機(jī)雜質(zhì),提高單位重量沸石的交換能力,并加快交換速率,

2.是對(duì)沸石內(nèi)部的陽離子進(jìn)行重整,改善子交換性質(zhì)。

沸石改性技術(shù)有兩種類型:

1.是對(duì)沸石骨架元素的改性。對(duì)骨架元素的改性包括酸堿處理改性等

2.是對(duì)非骨架元素的改性。對(duì)非骨架元素的改性包括離子交換改性,沸石內(nèi)配位化學(xué)、表面活性劑改性等。

天然沸石的工業(yè)加工方法

天然沸石工業(yè)加工方法包括:把天然沸石原礦粉碎成一定的粒度,然后置于硫酸、鹽酸或者其它溶液中浸漬一段時(shí)間,再把中和后的礦樣在水中煮沸,待一定時(shí)段后,將處理后的礦樣干燥、焙燒。經(jīng)過處理的天然沸石,能提高它的吸附交換性能。具體處理過程如下:
(1)粉碎:將原礦粉碎至5~80目范圍。
(2)酸處理:用濃度4%~10%的鹽酸或硫酸浸泡,浸漬處理時(shí)間以10~20小時(shí)為宜。?
(3)再粉碎:將焙燒后的沸石再粉碎至30~50目,即得到吸附交換性能優(yōu)越的活性沸石。

經(jīng)過改性(焙燒、酸堿鹽浸取等)的沸石可能發(fā)生如下變化:首先是對(duì)能容納被交換和吸附物質(zhì)的孔徑改變了;
其次是改變了沸石的電負(fù)性和極性。這兩種變化可能同時(shí)發(fā)生,也可能只發(fā)生一種,但只要變化,就會(huì)發(fā)生其交換與吸附性能的改變。
通常天然的沸石不具有對(duì)中性有機(jī)物的吸附,但通過表面活性劑的改性,可以使其具有吸附中性有機(jī)物的特性。

天然沸石的改性處理方法
酸處理改性
天然沸石酸處理改性是將沸石粉置于酸溶液中浸漬處理成改性沸石。采用酸處理改性的目的主要有:

(1)半徑小的H+置換半徑大的Ca2+、Mg2+?等陽離子,拓寬孔道的有效空間;

(2)清除沸石孔徑以及通道中的Si02、Fe2O3和有機(jī)物質(zhì)等雜質(zhì),疏通孔徑和通道;

(3)增加吸附活性中心;

(4)使其骨架脫鋁。

用稀硫酸處理后天然沸石,明顯提高改性處理后沸石樣品的除磷性能,特別是經(jīng)氯化鋁和氯化鎂改性處理后,其除磷性有很大提高。

用鹽酸處理和高溫活化處理等方法,并用H+取代Na+,改變天然沸石的孔結(jié)構(gòu),大幅度提高了天然沸石對(duì)造紙廢水中COD和色度的吸附能力。針對(duì)骨架脫鋁可使用的酸有HC1、H2S04、HCOOH、HNO3、H3COOH等。

根據(jù)沸石的耐酸堿性差異,采用不同強(qiáng)度的酸對(duì)骨架進(jìn)行脫鋁,抽走骨架中的鋁后,沸石結(jié)構(gòu)仍保持完好。同時(shí)孔道中某些非晶態(tài)物質(zhì)也被溶解,減少了孔道阻力,半徑小的H+置換半徑大的陽離子,從而提高了吸附容量。通過酸處理,使沸石分子篩表現(xiàn)出疏水性和無極性,從而可以提高沸石對(duì)Pb2+的吸附能力。酸處理改性能疏通沸石內(nèi)部通道,拓寬孔道的有效空間;骨架脫鋁使孔徑增大,增大了吸附容量并且提高了沸石的吸附能力。這就讓天然沸石的應(yīng)用更為廣泛。