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沸石滤料

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        沸石作为一种具有优异功能的非金属矿物材料，在工业中有广泛的应用。其显著特点是孔隙度高、比表面积大，离子交换性、吸附性、催化性、耐酸性、耐热性、耐辐射性等性能优异, 因此被广泛用于石油化工、环境保护、农牧业、建材工业、轻工业及高新尖端技术等领域。沸石可用做催化剂、干燥剂、水质软化剂、吸附剂、离子交换剂等，在工业上常作分子筛，用来净化气体、石油及废水处理，海水提钾、淡化、硬水软化等[1]。目前国际上对天然沸石的开发、研究和生产相当活跃。本文对近两年来沸石在水处理应用的研究进展进行了综合评述，介绍了天然和改性沸石在去除水中氨氮、有机物质、重金属离子、放射性物质等方面的应用。

沸石的特性

(1)吸附

       沸石晶体的大量孔穴和孔道(孔穴度高达40%～50%)，使沸石具有很大的比表面积，因此色散力强。结构比较空旷的沸石与活性炭的比表面积(800～1050m2/g)相近，结构空旷度较低的沸石也与微孔硅胶(500～600m2/g)相近，都明显高于活性氧化铝的比表面积(200～400m2/g)。又因为晶体内部各种构造形式的笼内充填着阳离子，并且部分硅(铝)氧四面体骨架氧也有负电荷，在这些离子周围形成强大的电场，从而还有强大的静电引力。晶体内外表面过剩自由能所决定的色散力和这种静电引力的存在，使得沸石有优良的吸附性能。

(2)离子交换

       由于分子筛骨架中含有大量的AlO4四面体，其骨架是荷负电的。因而在其孔内必然有大量的金属阳离子以平衡其骨架电荷。这些阳离子位于骨架外，是可以进行离子交换的离子源。

另外，沸石还是理想的催化剂载体。例如具有催化活性的金属离子可以通过离子交换进入沸石内部，再将其转变为具有催化活性的单质状态或是化合物。这样它们均匀的分布在沸石的笼内，具有极高的分散性，提高了催化剂的利用效率。

沸石在水处理中的应用研究

2.1 去除水中氨氮

       氨氮存在于许多工业废水中,氨氮排入水体,特别是流动较缓慢的湖泊、海湾,容易引起水中藻亡,甚至会导致湖泊的干涸灭亡[4]。氨氮还使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程增大了用氯量;对某些金属,特别是对铜具有腐蚀性;当污水回用时,再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖,形成生物垢,堵塞管道和用水设备,并影响换热效率[5]。利用沸石去除生活污水以及工业废水中的氨氮，国内外已有较多的研究。沸石构架中有一定的空腔和孔道, 决定其具有吸附、离子交换作用, 其离子交换选择性顺序为:Cs + > Rb + > K+ > NH4+ > Ba2 + > Sr2 + >Na + > Ca2 + > Fe3 + > Al3 + > Mg2 + > Li +可见沸石对水中氨氮为离子交换。

2.2 去除水中有机物

       随着现代工业特别是有机化工、精细化工以及高分子工业的迅速发展,水中的有机污染物呈多样化、复杂化的特点[9]。对于多数有机污染物的去除，在目前使用最广的还是生化法，尤其是吸附法。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易被吸附，随着分子直径的增大，被吸附进入空穴的机会就逐渐减少。沸石去除水中溶解状分子物质时，吸附起主要作用，而去除水中离子状污染物时离子交换和吸附两种行为共同作用的结果，以离子交换为主[1]。

       印染废水是我国目前主要的有害、难处理工业废水之一，主要污染物有染料、浆料、助剂、纤维杂质、油剂、酸碱以及无机盐等。其特点是废水量大、水质复杂、有机物浓度高、难生物降解、色度深、水质变化快而无规律等特点，其中以染料的污染最为严重[11]。在采用生物曝气滤池(BAF)工艺，以天然沸石为滤料处理印染废水，氨氮的去除率、COD的去除率、SS的去除率，总氮的去除率及色度的去除率都能达到较高的值。

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