斜发沸石

沸石在水处理领域的应用近年来，由于沸石独特的物理、化学特性，使得它在水处理各个领域中得到了越来越多的研究和应用。沸石是一族含水铝硅酸盐矿物，一般可用化学式(M，N2)O2·Al2O3·nSiO2·mH2O表示，式中M、N2分别代表二价和一价的阳离子。在水处理领域广泛应用的主要是斜发沸石、丝光沸石、菱沸石等。沸石的粒径有很多规格，大的可达几cm，小的可到几μm。沸石的基本结构是以Si为中心，形成4个顶点有氧配置的SiO4四面体以及Al取代Si并置换成AlO4四面体的结合体，硅(铝)氧四面体通过中间的氧原子相连接，在三维空间上可形成多种形状的规则四面体构成沸石的空穴或笼，这些空穴和笼以不同形式连接则构成了沸石的孔道体系。在沸石的空穴和孔道中占据着阳离子和水分子。沸石具有良好的离子选择交换性能，特别是对氨离子，氨氮是给水处理中重点去除的对象之一。沸石还是一种极性吸附剂，可以吸附极性有机物，同时沸石对细菌还有富集作用，是一种理想的生物载体。利用生物沸石反应器处理微污染原水，经长期运行测试，生物沸石反应器对氨氮、NO2-N、Mn、有机物、色度、浊度平均去除率分别为93%、90%、95%、32%、77%、72%。通过对比实验表明，沸石具有和生物活性炭、生物陶粒一样的性能，并在去除氨氮方面表现出更优越的性能，为微污染水源水的净化提供了一种新材料和途径。我国沸石资源丰富，分布广，产量大，所以沸石在水处理领域的应用有着其他矿物质无法比拟的优点，在水处理领域中有着很好的应用前景。并且，在未来研究学者将沸石的吸附作用与其他技术相结合处理污水的有效方法，利用沸石独特的特性联合其他处理工艺，达到各自的优势互补。

沸石应用在水处理中的作用随着我国国民经济的迅速增长和城市人口的膨胀，生活污水和工业废水大量排放，水污染现象变得越来越严重。如何在水处理中有效地运用新型环境友好材料成为环境保护领域的重要研究课题。沸石由于具有较好的吸附性、离子交换性、催化性、耐酸性和热稳定性，在水处理中能够有效地去除水中的氨氮、有机污染物、重金属离子、氟、磷和含氧酸阴离子，并且在使用和处理过程中不会对环境造成二次污染，是一种环境友好水处理材料。一、污水中氨氮元素的去除随着工农业生产的迅猛发展，大量工业废水、生活污水和农用化肥等进入河流、湖泊等水体，使这些水域中氨氮的含量)过量氮和磷的化合物能使藻类大量繁殖，溶解氧锐减，水质严重退化)长期以来，城市污水二级处理法主要以去除234和55为目标，对氨态氮等无机营养物质的去除效果不佳)因此，有效控制和降低污水中氨氮的含量，斜发沸石，已成为现代污水处理技术的一项新课题)而如何采用价廉、实用的除氨技术又是当前的研究重点之一)污水中的氮主要以有机氮化物和氨氮形式存在)传统的活性污泥法能将有机氮化物转化为氨氮，却不能有效去除之，常用的一些去除氨氮的方法如气提法、阴离子交换树脂法、生化法都因设备复杂、成本高、除氨效果不理想难以有效解决这个问题)由于沸石对氨氮较高的选择性，活性沸石，可被应用于这一领域。二、沸石去除氨氮机理沸石是一种呈架状结构的多孔性含水铝硅酸盐矿物的总称。在沸石构架中，阴离子晶格上的负电与平衡阳离子的正电电荷中心在空间上是不重叠的)。因此，分子间具有巨大的静电吸引力；沸石晶格内部有很多大小均一的孔穴和通道，空穴通过开口的通道彼此相连，这就使沸石的比表面积极大，具有良好吸附性能)。三、沸石在水处理中应用的效果沸石对水中氨氮有良好的去除效果，是一种优良除氨新材料，其吸附交换容量较大，远比活性炭、石英砂除氨效果好。

沸石滤料制备及在生物滤池处理污水的应用沸石种类繁多，结构复杂，具有吸附分离、离子交换、催化、耐酸碱、耐辐射和比重小等特点，但天然沸石孔穴易被其他杂质阻塞，相互连通的程度较差，造成其吸附能力较差；通过对沸石进行高温活化处理，可以提高其水处理性能，因此活化后的沸石可以被用作吸附剂来去除水中的氨氮，重金属离子以及某些阴离子污染物。活化后的沸石其孔道连通性增强，孔隙率提高，有助于微生物的附着生长，可以将颗粒状沸石用作曝气生物滤池的滤料，由于颗粒状沸石的形状不规则，直接用作曝气生物滤池的滤料，堆积过于密实，造成滤池水头损失过大，石龙沸石，曝气不均匀，反冲洗周期短等缺点。对此，需要以天然斜发沸石为主要原料，添加粘合剂，成孔剂等制备出一种免烧型球型复合沸石生物滤料，沸石颗粒，该滤料孔隙率高，形状规则，并能够将沸石的吸附和离子交换性能与曝气生物滤池的生物代谢功能有机结合起来，提高曝气生物滤池处理污水的效果。天然斜发沸石经105-110℃下活化2h后冷却，入球磨机球磨制得沸石粉，过80目标准筛，按一定比例添加成孔剂、粘合剂，混合均匀后，喷雾加水，利用手动成球机滚动成球，形成粒径3-5m的规则球状滤料，取出，入恒温养护箱，保持温度25℃，湿度99%，养护3-7d取出、漂洗，烘干后得成品。对沸石进行适当的加热，可以使沸石结构内部的结合水及有机杂质逸出，增加沸石的孔穴连通性，提高其吸附与离子交换性能，过高的温度及过长的活化时间会造成沸石内部孔洞坍塌而降低其吸附与离子交换性能；成孔剂添加量决定着复合沸石滤料的孔隙率的高低，但是过量的添加成孔剂势必造成复合沸石滤料机械强度的降低；同时沸石粉的添加量决定着复合沸石滤料对氨氮的吸附容量。