沸石的多分子孔狀結(jié)構(gòu)決定了其有一定的吸附能力，所以，我們把沸石作為一種水處理或化學(xué)處理吸附添加劑，下面我們來(lái)介紹一下沸石的吸附原理。

1. ?吸附原理

（1）物理吸附

沸石吸附劑吸附碘包括物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要是由于溶液中的碘與沸石分子篩固體表面之間存在范德華力（Van der waals），而產(chǎn)生了范德華吸附，它是可逆的。當(dāng)沸石分子篩表面分子與液體中碘之間的引力大于液體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)時(shí)，液體中的碘就被吸附在沸石分子篩表面上。它們之間的吸引機(jī)理，與氣體的液化和冷凝時(shí)的機(jī)理類(lèi)似，其吸附熱比較低。從分子運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)看，這些吸附在沸石吸附劑表面的分子由于分子運(yùn)動(dòng)，也會(huì)從固體表面脫離而進(jìn)入液體中去，但其本身不發(fā)生化學(xué)變化。所以物理吸附的特征就是吸附物質(zhì)不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，吸附的進(jìn)程極快，參與吸附的各相間的平衡瞬時(shí)即可達(dá)到。而且這種吸附通常在固體表面幾個(gè)分子直徑的厚度區(qū)域，單位體積固體表面所吸附的量非常小。

（2）化學(xué)吸附

化學(xué)吸附是由于沸石通過(guò)所存在的孔道和空腔中的陽(yáng)離子交換，使其吸附性能發(fā)生較大變化，即沸石通過(guò)與含Ag的可溶性鹽類(lèi)溶液進(jìn)行離子交換成銀離子型沸石。其脫碘的原理是這種載在沸石上的可交換的銀離子從沸石上解離出來(lái)，與碘相互作用，生成難溶的AgI而達(dá)到除去碘的目的，AgI存在有兩種可能，一是在微孔中，另一種是殘留在流體中，具體因吸附過(guò)程中的吸附方式而已，化學(xué)通式為：??Ag-ZSM-5 + I- 右箭頭 Ag I -ZSM-5

在化學(xué)吸附過(guò)程中，被吸附的碘離子和沸石吸附劑中的銀發(fā)生化學(xué)作用，類(lèi)似于化學(xué)反應(yīng)。因而，化學(xué)吸附的吸附熱接近于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，比物理吸附大得多。因?yàn)樵谖竭^(guò)程中需化學(xué)鍵力作用，所以它選擇性比較強(qiáng)，一般不可逆的。而化學(xué)吸附容量的大小，隨沸石吸附劑與碘形成的化學(xué)鍵力大小的不同而有差異。并且需要一定的活化能，隨著吸附溫度的提高吸附量增加。在相同的條件下，化學(xué)吸附（或解吸）速度都比物理吸附慢。所以工業(yè)上一般是采用沸石吸附劑的化學(xué)吸附特性。

介紹完沸石的吸附性的定義以后我們來(lái)看下沸石在吸附重金屬方面的優(yōu)勢(shì)。

有色金屬礦山、冶煉廠(chǎng)以及金屬表面化學(xué)處理和化學(xué)工業(yè)等部門(mén)排放含重金屬陽(yáng)離子的廢水,嚴(yán)重污染環(huán)境,危及人類(lèi)身體健康。

天然沸石對(duì)某些重金屬陽(yáng)離子具有較高的交換能力,可以有效去除這些重金屬離子并回收利用湖北鄂州太和絲光沸石經(jīng)酸或堿溶液活化后制成的沸石吸附劑,處理鉛濃度為207mg/,pH=2的含重金屬離子廢水,以10g/的用量,常溫吸附120min,對(duì)鉛吸附率達(dá)99.1%,吸附飽和后的沸石吸附劑可方便地使用NaCl溶液洗脫再生。沸石經(jīng)破碎過(guò)物目篩,以1:500質(zhì)量比處理濃度為300mg/L的含鉻離子廢水,鉻離子的去除率可達(dá)99%以上。斜發(fā)沸石經(jīng)活化后,制成粒度為0.5~2.5mm的濾料,可使含鐵離子達(dá)12.0mg/的工業(yè)廢水凈化至鐵離子為0.3mgL以下,達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

北京市某單位利用斜發(fā)沸石除去鍍鋅工業(yè)廢水中的鋅離子,試驗(yàn)結(jié)果表明斜發(fā)沸石的除鋅效果良好,可使鋅離子含量降至排放標(biāo)準(zhǔn)?？茖W(xué)家研究結(jié)果表明,用絲光沸石和斜發(fā)沸石對(duì)消除Pb、Cu、Zn、Cd和Hg時(shí)等效果較佳。特別是用NaOH、HCl和NaCl處理過(guò)的活化沸石,其吸附交換性能可顯著提高。用沸石吸附交換下來(lái)的重金屬離子,還可濃縮回收,沸石經(jīng)處理也可再生使用。

天然斜發(fā)沸石能處理城市污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的剩余污泥中所含重金屬離子,當(dāng)沸石質(zhì)量占干污泥量20%~25%時(shí),可以去除100%的銅、10%~15%的鉻、28%~45%的銅、41%~47%的鐵、24%的錳、50%~55%的鉛和鎳及40%46%的鋅,并且可以使干污泥量減少30%~40%。

隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展,經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)帶來(lái)效益的同時(shí),也產(chǎn)生了很多污染。工業(yè)三廢劇增以及汽車(chē)尾氣排放量的增加,人類(lèi)生存環(huán)境中的土壤、水體以及植物中重金屬污染日趨嚴(yán)重,成為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中凸現(xiàn)的生態(tài)問(wèn)題。

重金屬一般不能被生物降解,一旦進(jìn)入水體或土壤中則很難清除,可通過(guò)食物鏈途徑進(jìn)入人體從而造成許多疾病(如癌癥等)的發(fā)生。

在眾多重金屬元素中,鉛(Pb)是環(huán)境中比較常見(jiàn)的污染物,其不僅具有較強(qiáng)的毒性,而且能對(duì)神經(jīng)和造血系統(tǒng)造成毒害,引起痙攣、神經(jīng)遲鈍、貧血等病狀,特別對(duì)兒童健康造成重大威脅。因此進(jìn)行溶液中Pb2+的去除研究具有十分重要的意義。吸附法是一種有效的物理化學(xué)水處理方法,常被用于凈化重金屬污染廢水。沸石是由Si、Al、O3種元素組成的四面體,由于其中的硅氧四面體和鋁氧四面體能構(gòu)造出無(wú)限擴(kuò)展的三維空間架狀,因此沸石具有很強(qiáng)的吸附和離子交換能力。正因?yàn)榉惺莫?dú)特空間結(jié)構(gòu),能夠吸附或者交換水中重金屬離子,所以國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)沸石進(jìn)行了大量的研究。研究表明,沸石吸附Pb2+的能力比其它重金屬要強(qiáng)。