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沸石在水处理中的应用
沸石是一种较为廉价的多孔矿物材料,工业上广泛用作催化剂、吸附剂、离子交换剂和废水处理剂等。
1.去除有机污染物:有机污染物是一类主要污染物,沸石对有机污染物的吸附能力主要取决于有机物分子的极性和大小,极性分子较非极性分子更易被沸石滤料吸附,随着分子直径的增大,被吸附进入孔穴的机会逐渐减小。如OH、CO、NH2、C6H5等有机分子,都能被沸石强烈吸附,一些常见的无机污染物,如酚类、苯胺、苯醌、氨基酸等,多有极性,分子直径始终,可被沸石滤料吸附而去除。
2.除氨氮:去除氨氮是利用沸石滤料对阳离子的选择性交换和再生特性。斜发沸石对阳离子交换顺序为:Cs+>Rb+>K+>NH4+>Pb2+>Ag+>Ba2+>Na+>Sr2+>Ca2+>LI+>Cd2+>Cu2+>Zn2+,在上述各种阳离子共存的溶液中,除Cs+、Rb+、K+外,优先吸附的是NH4+;用斜发沸石滤料进行离子交换,处理后水中氨氮去除率可达到95%以上。
3.降低氟含量:我国高氟水分布广泛,对人体危害甚大,目前降氟方法很多,但均存在一些弊端,活化沸石作为一种新型降氟材料正越来越受到人们的关注。沸石除氟有很多优点:可对含氟量不同的原水有效的除氟,处理后水质澄清、透明,含氟量达到 饮用水标准;并且处理成本低、装置简单、易再生。
4.去除重金属离子:因为沸石具有很大的离子交换能力和软化硬水的功能,所以沸石具有综合治理污染水源的功能,能同时去除水中的Fe3+、Ni2+、Co2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子。
5.作污水滤料。




沸石的结构特性
 沸石是一种呈结晶阴离子型架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质,是30多种沸石族矿物的总称。在世界40多个 的火山碎屑沉积岩中,已发现有1000多处沸石产地。常见的主要矿物有钠沸石、钙沸石、方沸石、束沸石、主沸石、浊沸石、毛沸石、斜发沸石、丝光沸石等,它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。其化学通式可以表示为:(Na,K)x(Mg,Ca,Sr,Ba……)y?[Alx+ySin-(x+2y)

O2n]?mH2O。其中,x为碱金属离子个数,y为碱土金属离子个数,n表示铝硅离子的个数之和,m表示水分子的个数[4~6]。
 构成沸石结晶阴离子型架状结构的基本单位是硅氧(SiO4)四面体和铝氧(AlO4)四面体。在这种四面体中,中心是硅(或铝)原子,每个硅(或铝)原子的周围有4个氧原子,各个硅氧四面体通过处于四面体顶点的氧原子互相连接起来,形成所谓的巨大分子。其中在铝氧四面体中由于1个氧原子的价电子没有得到中和,使得整个铝氧四面体带有1个负电荷,为保持电中性,附近要有1个带正电荷的金属阳离子(M+)来抵消极性(通常是碱金属或碱土金属离子)。这些阳离子和铝硅酸盐结合相当弱,具有很大的流动性,易和周围水溶液中的阳离子发生交换作用,交换后的沸石结构不被破坏。

沸石的这种结构决定了它具有离子交换性。




    并且操作弹性大、效率高、投资省、占地小。其中沸石离子交换法,因沸石对NH4+有较强的选择吸附性能而颇受国内外企业的关注。沸石的预处理、进水氨氮的浓度对沸石离子交换性能也有一定的影响。天然沸石改成N活化沸石后,氨氮的去除率更高。中试氨氮进水浓度分布在25~40mg/L时,出水降至1mg/L以下,吸附容量为4.5mg(氨氮)/g(沸石)。发现反复地对沸石进行预处理,可以显著提高沸石的性能。另外,斜发沸石交换氨氮的总能力会随氨氮的初始浓度降低而降低。沸石不仅具有良好的吸附性能和离子交换性能,而且具有良好的催化性能,是有效的催化剂和催化剂载体。沸石催化的许多反应属于正碳离子型—经过正碳离子发生反应,这包括石油精制过程中的一些反应。
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