處理重金屬廢水,改性Zeolite去除重金屬離子的主要形式為表面吸附和離子交換吸附。沸石經(jīng)過改性后比表面積增加,離子交換性能也增強(qiáng),這樣對去除重金屬離子有良好的效果。經(jīng)研究表明,用氯化鈉改性后的沸石對廢水中的Pb2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等金屬離子均有較好的吸附效果;MáriaF魷ldesová[20]利用2~4mol/L的NaOH溶液對沸石進(jìn)行改性,制得的Na+型沸石對水中的Cs、Co等放射性元素具有很好的去除效果;大量研究表明沸石對Cu2+、Hg+、Cd2+、Pb2+、Mn2+和鉻酸根離子等有較好的去除效果。沸石的陽離子交換順序一般為:K+>NH+4>Pb2+>Ag+>Ba2+>Na+>Sr2+>Ca2+>Fe3+>Al3+>Mg2+>Li+>Cd2+>Cu2+>Zn2+。研究表明沸石可有效地去除Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg+,特別是用NaOH、HCl和NaCl溶液處理過的活化沸石,其吸附交換性能可顯著提高。

處理有機(jī)廢水我國飲用水水源受有機(jī)物污染較為嚴(yán)重,污染物通常有烷烴類、酚類、苯類等。其中不少有機(jī)物對人體有毒害作用,有機(jī)污染物已引起極大關(guān)注。沸石極易吸附小分子極性有機(jī)物,如二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷、三溴甲烷。四氯化碳中C-Cl鍵雖有極性,但由于分子成對稱正四面體結(jié)構(gòu)使得整個分子為非極性,且由于直徑較小可被沸石吸附。苯分子中雖有可極化的基團(tuán)>C=C<,但這不是一般的碳碳雙鍵,而是形成一個較均勻的π鍵,因此苯也是非極性的,但可進(jìn)入沸石孔穴被吸附。另外一些含有極性官能團(tuán)的高分子有機(jī)物也可被沸石表面吸附得以去除。研究表明沸石對陰離子洗滌劑有一定的去除能力,最高去除率可達(dá)44.45%;研究沸石和活性炭聯(lián)合使用可以提高水中有機(jī)物的去除率,沸石和活性炭組合對水中苯酚、陰離子洗滌劑(LAS)和三氯甲烷的去除率分別在60%、89%、99%以上。由此可見沸石與活性炭聯(lián)合使用能更有效地去除水中有機(jī)污染物。而沸石與活性炭相比更為經(jīng)濟(jì),使用適量天然沸石代替活性炭會產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。用HDTMA制備改性沸石,研究了該改性沸石吸附水中有機(jī)物的影響因素,結(jié)果表明HDTMA改性沸石對2,4-DCP(2,4-二氯苯酚)具有很好的吸附效果,隨著HDTMA溶液濃度增加,改性沸石對2,4-DCP的吸附能力也增強(qiáng)。當(dāng)HDTMA溶液濃度為15g/L時,其改性沸石對2,4-DCP的吸附率達(dá)90%,且吸附容量隨PH的增大而增大。

處理無機(jī)廢水及其它廢水沸石處理富營養(yǎng)化的水體也有一定的效果,分別對沸石處理富營養(yǎng)化水體的效果進(jìn)行研究,結(jié)果表明經(jīng)過改性的沸石能很好地去除水中的氨氮和磷。采用沸石濾料對黃河原水進(jìn)行處理,研究結(jié)果表明在運(yùn)行開始時,沸石床對NH3-N的去除率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))可達(dá)95%。在我國很多使用地下水作水源的地區(qū),氟離子濃度多超標(biāo),引起地方性氟中毒,而一些傳統(tǒng)的降氟的辦法均存在一定的弊端,不適合推廣使用。沸石作為一種新型的降氟材料有很多優(yōu)點(diǎn),主要包括處理后水質(zhì)好,氟含量達(dá)標(biāo),處理成本低,管理方便等。用鋁鹽對沸石改性后除氟,結(jié)果表明其除氟率達(dá)98%以上,效果良好。由于沸石的離子交換性和抗輻射性,沸石能有效去除水中的放射性物質(zhì),研究表明,沸石能去除不同價態(tài)的放射性物質(zhì),而本身不會因輻射影響而失敗。沸石構(gòu)架結(jié)構(gòu)和配位鍵的不平衡決定其可以作為陽離子交換劑,具有良好的軟化水的能力。用沸石進(jìn)行水的軟化實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明當(dāng)溶液為中性或弱酸性、Ca2+、Mg2+的初始濃度分別為3924mg/L和1069mg/L、沸石用量為100g時,吸附率可達(dá)98%和94%。

沸石作為一種天然環(huán)境礦物材料,因其特殊的結(jié)構(gòu)形態(tài)使其具有較大的比表面積和較強(qiáng)的吸附能力及離子交換性能。我國沸石儲量豐富,這就為開發(fā)新型的廢水處理環(huán)境礦物材料提供了物質(zhì)資源,因此將沸石應(yīng)用于廢水處理具有投資少、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。筆者認(rèn)為,沸石的應(yīng)用前景及研究重點(diǎn)有以下幾方面:

(1)根據(jù)所需去除的物質(zhì),研究經(jīng)濟(jì)可行的沸石改性、再生方法,并加強(qiáng)中試及生產(chǎn)性試驗(yàn),探索改性沸石處理各種污水的最佳工藝條件,確定相關(guān)參數(shù),將成熟的研究成果推廣和應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)工藝中;

(2)探尋將沸石的特性與其它技術(shù)相結(jié)合的污水處理新技術(shù)。利用沸石的特性聯(lián)合其它處理工藝,使各自達(dá)到優(yōu)劣互補(bǔ),降低成本,提高沸石的去除效果。如目前研究比較熱門的活性炭沸石聯(lián)用、生物沸石、沸石強(qiáng)化A/O工藝、沸石強(qiáng)化生物濾池、沸石濾池等;

(3)根據(jù)沸石所具有的特性,開拓其應(yīng)用范圍,如用作抗菌劑、凈水劑、對放射性物質(zhì)等的吸附劑、脫色劑等并加強(qiáng)相關(guān)的研究。