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天然沸石在水处理中的应用|沸石的水处理作用

天然沸石在水处理中的应用|沸石的水处理作用

一、天然沸石脱氮

含氮废水的处理对于防止水体富营养化尤为重要。目前，实现工业废水的脱氮方法主要有生化方法、物理化学方法、沸石吸附方法和离子交换方法等。沸石骨架中存在某些空穴和孔隙，这决定了它们具有吸附和离子交换作用。沸石除去氨氮的机理是非离子氨的吸附和离子氨的离子交换。通常认为非离子氨的吸附是主要的，因为氨是极性分子，并且沸石的表面带负电，因此其对氨具有较强吸附作用。

研究了天然沸石对氨氮废水吸附特性的实验，结果表明， 沸石吸附氨氮过程的适pH为7-8；沸石对氨氮吸附容量与比表面积和总孔体积的大小有较大影响并且呈正相关关系；沸石的投加量越大，其去除氨氮的效率越高；而沸石对氨氮的吸附容量随着沸石投加量的改变则与之相反。

二、天然沸石除磷

研究人员通过研究沸石的除磷性能实验表明，沸石具有吸附剂的功能且能够除磷，即使 pH 值较广时，沸石也可有效去除废水中的磷，当沸石投加量、原水磷的浓度、磷的各种存在形态有所变化时，磷去除率也随之改变。而部分研究人员研究了天然沸石除磷的影响因素实验，结果表明，沸石对磷的去除率随着沸石用量和接触时间的增加而增加，达到峰值后再投加沸石和增加接触时间，去除率逐渐下降。

三、天然沸石除有机污染物

由于工业的迅猛发展，例如有机工业、精细化工和高分子工业的迅速发展，使得水中有机污染物更加复杂和繁多。天然沸石能够去除废水中的有机污染物是因为其吸附能力主要由有机物分子的极性和大小所决定。其中沸石更容易吸附极性分子和较小分子直径的；此外，如果有机物分子含有极性基团或可极化基团， 其可以强烈地吸附在沸石的表面上并因此被去除。通过实验利用活性炭、沸石来去除饮用水中的有机污染物，结果表明，沸石可以代替一些活性炭作为吸附剂，沸石深度处理饮用水的能力部分甚至优于活性炭。

沸石对生活污水氨氮处理的优势

沸石对生活污水氨氮处理的优势 选择沸石去除氨氮主要是利用沸石对阳离子的选择换吸附能力以及可以再生的特性。沸石的选择换吸附能力既要依靠表面的色散力，也要依靠内部较大的静电力。由于沸石晶格孔穴中分布有阳离子，部分结构也具有负电荷，从而形成强大的电场，吸附能力很强，因此对氨氮具有较大的吸附效应。此外，沸石还具有强大的离子交换性能。沸石孔穴的直径为0.6-1.5nm，而铵离子直径约为0.286nm，这就使得离子态的氨氮能够通过沸石中的孔穴和通道到达沸石表面，与沸石晶格中的Ca2+、Na+等阳离子发生交换，将其置换下来，使水中的氨氮量减少。为了更好地去除废水中的氨氮，可以对沸石进行改性来提高沸石对氨氮的吸附能力。 另外，通过实验结果表明，沸石的粒径大小对氨氮的吸附效果有显著的影响。天然沸石的粒径越小，滤液中氨氮的浓度越低，沸石对污水中氨氮的去除能力越高，其中粒径1-2mm的天然沸石对氨氮的吸附率变化范围相比粒径3-5mm的天然沸石可提高近20%。这是因为其它因素相同的实验条件下，沸石的粒径越小，其单位面积的沸石与污水水样的接触面积就越分散，比表面积相对越大，水中的分子态和离子态氨氮更容易与沸石接触，吸附交换的速率就越大。而粒径较大的沸石易达到动态吸附平衡，对氨氮的吸附效果相对较差，吸附容量较低，氨氮去除率就越低。 总之，沸石是一种效果稳定、绿色环保的水处理吸附剂，经改性后的沸石性能好、处理，适合用于综合治理污水等工程，具有较强的废水污染物处理能力，如对生活污水中的磷化物，工业废水中的重金属离子、有机物等污染物有明显的去除效果，因此符合我国环保发展理念，值得开发与推广应用。

天然沸石在农业上提高磷的释放能力

沸石本身含磷很少,有的沸石只含有微量的磷,但沸石或沸石交换体通过沸石上的吸附性阳离子和磷矿石中的Ca2+进行交换以重新释放石灰性土壤中累积的难溶性磷。

斜发沸石可使磷肥缓慢释放岀来;铵饱和沸石可以改善土壤供磷状况,提高磷肥利用率,其溶解石灰性土壤中难溶性磷的能力是对照的4.8~12.9倍,使土壤有效磷増加。在南方酸性土壤上,土壤对磷的固定能力比较强,磷肥有效性低。

如果将沸石和磷矿粉混合施用,一方面可减少速i效磷被铁和铝圊定;另一方面又可以促进磷矿石中磷的释放,效果优于过磷酸钙;但在酸性较强的土壤上,因沸石有次生固磷作用,土壤有效磷增加不明显。在碱性土壤上,沸石可减少水溶性磷转化为磷酸八钙。

沸石可吸收水溶性和弱酸溶性磷,沸石施入土壤后可明显増加土壤的吸磷量,沸石增加的吸磷量有60%~80%是很容易释放的,所以沸石的施用不但不会造成土壤有效磷的固定,而且还可以促进土壤有效磷的释放。

但沸石吸附的阳离子种类不同,其释放难溶性磷的能力也相差较大。各种阳离子释磷能力依次为Al-沸石>Na-沸石>NH-沸石>K-沸石>Mg-沸石>Ca-沸石。