沸石是自然界中廣泛存在的一種硅鋁酸鹽礦物,它為特殊的四面體結(jié)構(gòu),因而有較大的表面積和較高的離子交換和吸附能力,使沸石在水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。天然沸石表面硅氧結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的親水性,且結(jié)構(gòu)外部陽離子易水解,導(dǎo)致天然沸石吸附有機(jī)物的性能極差,并且硅鋁結(jié)構(gòu)本身帶負(fù)電荷,故天然沸石難以去除水中的陰離子污染物。因此對(duì)天然沸石進(jìn)行改性提高其對(duì)有機(jī)物和陰離子的吸附能力,能夠使天然沸石更為廣泛地應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。沸石在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)國內(nèi)外學(xué)者已做了大量的研究,主要集中在對(duì)天然沸石改性,改性沸石處理廢水工藝的研究,以及改性沸石的再生等方面,但改性沸石在廢水處理中應(yīng)用目前處于起步階段。
沸石的改性方法:
為進(jìn)一步提高天然沸石的吸附、離子交換等性能,必須對(duì)天然沸石進(jìn)行改性或改型處理,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(jià)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)品都屬改性沸石范圍。常見的天然沸石改性方法包括以下三大類:
(1)結(jié)構(gòu)改性。即改變沸石的SiO?與M2O3的比例(M=AL或Fe、B等)從而達(dá)到改變沸石酸性的目的,水熱脫鋁是這類改性沸石的典型方法。
(2)內(nèi)孔結(jié)構(gòu)改性。即改變沸石的酸性位置或限制沸石內(nèi)孔的直徑。例如酸堿處理改性,高溫活化改性,離子交換改性等。其中離子交換改性的應(yīng)用較多,離子交換即指補(bǔ)償陽離子的交換。沸石骨架外的補(bǔ)償離子一般是質(zhì)子和堿金屬或堿土金屬離子,它們很容易在金屬鹽的水溶液中被離子交換制成各種價(jià)態(tài)的其他金屬離子型沸石。影響天然沸石離子交換的主要因素有Si/Al比,骨架中鋁越多,可交換中心越多;天然沸石的結(jié)構(gòu)類型和制備條件;交換離子的水解度;反應(yīng)溫度;是否存在其他可交換離子;被交換陽離子在沸石內(nèi)的位置等。通過用不同大小的陽離子交換天然沸石內(nèi)原有的陽離子,改變陽離子的數(shù)目或在天然沸石的孔口附近交換上新的陽離子等方法可以改變天然沸石孔道的尺寸。沸石和陽離子之間的相互影響和相互作用將賦予沸石新的吸附性能。
(3)沸石晶體表面改性。如加入不能進(jìn)入沸石孔道的大分子金屬有機(jī)化合物達(dá)到改性目的。最近發(fā)展起來的三種沸石表面改性方法有沸石內(nèi)配位化學(xué)、化學(xué)氣相沉積和沸石的表面有機(jī)金屬化學(xué)。近年來。用有機(jī)物改性的沸石。特別是用表面活性劑改性的沸石。因其突出的吸附能力。引起了人們的重視。得到了廣泛的研究,天然沸石經(jīng)有機(jī)物改性后。對(duì)水中污染物的去除能力有了很大的提高。R.S.Bowman等發(fā)現(xiàn)。表面活性劑改性的沸石。特別是用陽離子表面活性劑改性的沸石。在保持原來去除重金屬離子、銨離子和其他無機(jī)物能力的同時(shí)。還可有效的去除水中的含氧酸陰離子。并大大提高了其去除有機(jī)物的能力,用表面活性劑改性的沸石具有對(duì)多種不同類型離子的處理能力。使改性沸石處理成分復(fù)雜的廢水成為可能,用有機(jī)物改性的沸石將是天然沸石改性應(yīng)用于污水處理的關(guān)鍵技術(shù)。
對(duì)不同改性方法。人們采用眾多的物理手段來表征改性過程中沸石的變化和改性后沸石性能的差異。這些物理技術(shù)包括紅外、核磁共振、X-射線衍射、電子顯微技術(shù)、表面分析技術(shù)(如化學(xué)分析用電子能譜、俄歇電子能譜和二次離子質(zhì)譜等),而吸附性能是表征改性沸石性能的最佳手段。
以上就是沸石改性的三種方法,希望對(duì)大家有所幫助!