沸石是一類具有孔道結構的硅酸鹽礦物,具有幾十個品種;在自然界中廣泛分布,但形成高品質富礦較少;也可人工合成。
沸石獨特的性質
?吸附性:沸石有很大的比表面積和表面不飽和電荷,具有很強的靜電引力和強的吸附性能;
?離子交換性:沸石孔道中具有豐富的可交換陽離子,如K+、Na+、Ca2+等;
?催化性:沸石晶體結構中具有豐富的酸性中心;
?分子篩效應:沸石具有固定尺寸的孔道,這種結構起到了篩選分子的作用;
?耐酸堿耐高溫:?沸石在強酸、強堿及高溫環境下結構不破壞。
沸石骨架結構中含有四、五、六、八、十或十二個四面體構成的環面,形成一定大小的孔洞及管道,使得沸石能選擇性的吸附大小適當的分子,因此沸石又稱為“分子篩”。沸石孔洞及管道中的陽離子及水分子,由于具有相當的抗動性,使得沸石有離子交換及可逆的吸水脫水特性,同時結構中不同大小的陽離子會使得沸石孔洞的大小與極性隨之改變,沸石具有的吸附性、離子交換性、催化性,決定沸石可用于環境材料,用于污水、有害氣體處理。
沸石在污水處理中的作用
用于污水處理的沸石粉可以有效地捕獲溶解在水中的放射性碘,銫,鍶沉淀。沸石粉末具有大致與銫離子大致相同的孔,提高了放射性銫的捕獲效率。首先,沸石對氨氮具有很強的吸附力,預處理,工業鹽活化,焙燒等工藝后,改性沸石可以除去水中的痕量氨,使氨水超過國家飲用水標準。改性沸石還可以通過不同的方法除去水中的氟和。經過處理的水質達到國家飲用水標準后,可以解決中國高氟水的問題。此外,調整沸石中硅和鋁的比例,還可以去除自來水,鐵中的殘余氯,以及過量的重金屬。
沸石在土壤修復中的作用
天然沸石在農業上的應用非常廣泛,天然沸石可用作土壤改良劑、單質肥料控釋劑、復合肥料調理劑、生物侑有杋肥除臭劑、飼料添加劑、重金屬離子的捕集劑、農藥、殺菌劑、除銹劑的載體以及農業污水的處理等,在農業與肥料中的報道日益增多。由于沸石具有較強的陽離子交換性、吸附選擇性和自身含有作物所需的養分將沸石直接施用于退化土壤上,可提高土壤鹽基交換量。一般每公頃施用1500?300kg沸石,能提高土壤鹽基交換量10%~25%,增加土壤中的Na+、KCa2、Mg2等含量。在旱地上施用沸石,一方面提高氮肥利用率;另一方面能減少地表水和地下水中硝酸鹽的含量。由于沸石水的存在,施用后一般能使耕地土壤含水量增加1%~2%,比對照提高5%~15%,對干旱地區作物生長很有益。沸石本身的pH值為6~8,對于酸性土壤,施用沸石后可以提高土壤的pH值。
沸石在VOC處理中的應用
活性炭、沸石均含有豐富的均勻微孔結構,都是廢水處理、廢氣處理常用的吸附劑,由于沸石是具有硅氧四面體和鋁氧八面體組成四元環和六元環形成孔道結構,多為2~50nm微孔尺寸,利用巨大的內表面積進行吸附;活性炭多是無定形的多孔結構,對吸附物質缺乏選擇性。因此,沸石吸附性能更好。