沸石在环境材料其他方面的应用
沸石在滤料上的应用
天然沸石表面粗糙,比表面积大,吸附能力强,密度小,属于天然轻质滤料可用来去除悬浮物、藻类等,降低出水浊度。我国大同曾采用沸石生物滤池处理城市污水处理厂的出水,使之达到回用的目的。法国的 Sular滤池装有三层滤料,最上一层是密度为1.2g/cm3、粒径为2.5~3.5mm的沸石。不过,天然沸石作为滤料,其破碎磨损率较大,使用前需经过一定预处理以提高其强度。
沸石作为红外辐射材料
天然沸石改性后的氢型丝光沸石是一种性能优异的高硅型分子筛红外辐射材料,具有红外辐射特征,对食品、粮食的烘烤具有明显效果。国内有用于饼干、面包等的烘烤,节电15%以上。这种新型辐射材料以天然沸石为主要原料,成本低、节能明显、寿命长、烘烤效果好、无污染。近几年来美国利用斜发沸石从太阳辐射中吸收和释放热能,既用作空调,又用于水加热。取得成功后,一些国家认为这是天然沸石具有远景意义的利用领域。加拿大发明了一种储存太阳能的新办法,用来为房间供热,还采用了一种装满沸石的容器。这种取暖办法是利用沸石容易吸热在与湿润空气接触时又可以放出热量的原理作纳米Tio2光催化剂载体近几十年来的研究表明,采用纳米TiO2光催化降解有机物,具有无毒、快速、矿化彻底、操作成本低、催化剂价廉、无二次污染等优点,应用前景广阔。目前,人们已经尝试了用多孔硅胶、陶瓷、玻璃纤维、不锈钢及活性炭、人造沸石等作为负载纳米TiO2的载体,克服了用悬浮相光催化氧化法存在的催化剂易失活、凝聚和难分离的缺点。由于沸石具有均一的孔道,独特的结构和化学性质,使其作为光催化纳米TiO2的载体成为可能。方送生等以甲基橙的光催化降解为反应模型,对TiO2改性天然沸石(沸石/TiO2)的光催化性能及影响因素进行了探讨。结果表明,沸石/iO2经200℃处理后具有最大的光催化活性,其对甲基橙的光催化降解率与等量的用同样方法合成的经450℃处理的TiO2纯样相当,其TiO2含量仅为纯样的1/10左右,并且容易回收重复利用。
沸石在其他方面上的应用
聚磷酸钠(STPP)对水系的磷污染问题已引起很多国家通过立法限制含磷洗涤剂的生产。4A孔径的A型沸石及低Si/Al比、孔径为8A的Ⅹ型沸石,对水中Ca2+、Mg2+、Fc2+等有很强的交换能力,可以提高洗涤剂中表面活性剂的清洁效果,而且对活性剂的吸附性比STPP强5倍,比氨基乙酸盐强3倍,同时对洗涤废液中的染料、油、低溶解度盐有很强的吸附和沉淀作用,加之价格比STPP便宜,因此人们现在或直接用沸石取代或将沸石与少量STPP、NTA、硅酸钠、苏打灰制成粒度为4~6pm的复合助剂取代STPP,合成无磷、低磷洗涤剂造纸废水对环境的污染相当严重且治理难度极大。
用沸石替代滑石作为增强填料在某造纸厂进行放大试验。
结果表明,纸张的性能指标没有降低,而所排废水COD浓度却有所下降。这可能与沸石能强烈吸附、螯合制浆、漂白、抄纸过程中各种漂白剂、染色剂、纤维中的金属离子所致。Sain等研究表明,沸石负载多胺磷酸等化学品后,在制浆过程中具有螯合金属和稳定过氧化物的能力,通过降低COD和碱耗量减弱排放废水对环境的影响。
天然沸石是当今世界重要的新兴非金属矿产。目前国际上对天然沸石的开发研究和生产相当活跃。我国天然沸石资源十分丰富,已探明矿点400处,总储量达40亿吨,年总生产能力800万吨,储量在世界名列前茅。我国的天然沸石产量虽大,但产品科技含量低、利润少,其中作为初级产品水泥的混合材料就占沸石产量的80%,其余部分用于纸张和其他轻工产品的填料。相比之下,美国和日本的发
达国家的天然沸石产品大多用来生产动物食品添加剂、土壤改良剂、废水处理剂和催化剂等高附加值产品,这比作为原料出售的经济效益要高十几倍。因此,天然沸石的开发利用应充分发挥天然沸石所特有的物理化学性质,从较单一的水泥建材产品向环境保护、绿色产品研发方向发展,开发髙性能和高附加值产品以扩展天然沸石的应用领域,提高经济效益。
天然沸石是一种天然无毒、无味且对环境没有污染的吸附剂。活化沸石用于处理微污染水、工业废气的回收、异味的去除、作为滤料等方面具有很多其他方法无法比拟的优点。但是,沸石作为一种新型的水处理剂,目前在技术上还不太成熟,要广泛应用于实践还需要开展大量工作,应该在以下方面做深入的研究。
①寻找经济有效的活化方法。传统的使沸石再生的方法需消耗大量化学试剂成本较高。因此,如何再生是一门新的研究课题。将传统的O/A生化处理与沸石结合使用,沸石通过污水中的微生物再生循环使用,而不必用化学试剂进行处理。
②坚持以科技为依托,以市场为导向,开发出更多的沸石深加工产品,尤其是在沸石改性上投入更多的精力。
③寻找将沸石的吸附作用与其他技术相结合的处理污水的有效方法,例如半导体催化氧化法、超声波降解和紫外光照射等手段,使其在处理污水时发挥各自的优势并通过这些技术的综合应用将沸石吸附的有机物降解成无机物小分子,使饱和的沸石和失效的沸石再生。
④通过中试和生产性试验,探讨沸石处理各种水源的最佳工艺条件,确定有关的运行参数。
采用沸石制备、加工各类非金属材料、复合材料和添加剂,是沸石这一环境友好的天然材料的又一应用方向天然沸石在我国矿产分布广,储藏量大,容易开采,经过简单加工处理后即可使用,其价格远比合成沸石低。因而在农业和环境污染治理等对沸石需要量大的领域,天然沸石更为实用。
