沸石作為一種廉價的非金屬礦物在工業(yè)催化及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中應(yīng)用已久,其改性研究與合成、應(yīng)用開發(fā)都大幅度推動了沸石化學(xué)的發(fā)展。天然沸石經(jīng)過改性,可以明顯提高其孔隙率及表面活性,提高吸附性能、離子交換性能及交換量等,從而提高其使用價值。改性沸石包括范圍很廣,從經(jīng)簡單的離子交換處理直到結(jié)構(gòu)完全崩塌而得到的產(chǎn)品都屬于改性沸石的范圍。一般來說,沸石改性技術(shù)有兩種類型:一類是對沸石骨架元素的改性,另一類是對非骨架元素的改性。對骨架元素的改性包括酸堿處理改性等,對非骨架元素的改性包括離子交換改性、沸石內(nèi)配位化學(xué)、表面活性劑改性等。
沸石的吸附力不僅僅靠表面的色散力,還有內(nèi)部較大的靜電力。這種靜電力,主要是因為沸石晶格孔穴中分布有陽離子,同時部分格架氧也具有負(fù)電荷,從而形成強(qiáng)大的電場,沸石因為色散力和靜電力的共同作用,故其吸附力特別強(qiáng)大,故其對氨氮具有強(qiáng)大的吸附效應(yīng),吸附主要去除水中分子態(tài)的氨氮。
分別稱取10g粒徑為58-120m的天然沸石入馬弗爐中,在200、300、400、500或700°C溫度下處理2h,取出放入干燥器中冷卻至室溫密封保存。分別稱取10g天然沸石,在室溫下分別在200mL濃度為200g/L的NaCl、Kcl和CaCl2溶液中處理24h,多次洗滌改性沸石至中性,過濾后在105°C的烘箱中烘2h, 冷卻至室溫密封保存。
加熱可使沸石的孔穴和通道中的水分子、碳酸鹽和有機(jī)物除去,使內(nèi)表面積增大,從而可提高沸石的吸附能力。 由下圖可以看出,經(jīng)過200-400°C條件焙燒改性后,沸石的氨氮吸附量略微提高,高于400°C后吸附量明顯下降,說明沸石的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞。
但目前沸石改性存在以下問題:沸石改性成本昂貴,應(yīng)繼續(xù)深入研究,尋找低成本、高效率的改性方法;由于種種原因,中國雖然有豐富的沸石資源,但是沸石改性技術(shù)現(xiàn)在大多仍處于實驗室研究階段,應(yīng)用于實際的技術(shù)并不多,下一步應(yīng)通過中試和生產(chǎn)性試驗,積累改性技術(shù)的最佳工藝條件,使其在環(huán)境保護(hù)、污染治理及化工催化方面發(fā)揮更重要的作用。