自然界中的沸石是晶体结构的水合铝硅酸盐,能够吸收多种不同类型的气体、气味、水分、石化产品、氨、重金属、低放射性元素和多种不同的溶液。沸石的高度多孔结构提供了很大的表面积,可以在其上进行化学反应和阳离子交换。沸石内部的空腔和通道占其体积的 50%,这使它们能够捕获小至 4 微米的颗粒污染物。沸石(斜发沸石)的主要原理是离子交换。它具有天然负电荷,使其具有高阳离子交换能力。
- 减少投资和运营费用。
- 吸收难闻的气味和气体。提高空气质量。
- 100% 天然环保。
- 防止水、土壤和空气污染。
- 无毒。
- 完全安全且用户友好。
- 抗机械磨损。
- 实用和经济。
由于其环保结构和低成本,沸石(斜发沸石)具有广泛的应用:
(1)沼气厂
粪便中大量的铵会降低沼气厂的效率。沸石应用通过吸收多余的氨来增加沼气设施的能源产量。它为负责沼气厂正常运作的有益细菌和微生物创造了合适的环境。此外,斜发沸石具有独特的吸附特性,可同时进行沼气净化(H2S 去除)和甲烷升级。改善和扩大过程相关细菌的栖息地。添加 10% 斜发沸石 (v/v) 是平衡的量,它提供了沼气生成的最佳效率增强。斜发沸石不仅能抑制消化液的酸化,还能增强对有机酸的破坏。
(2)废水处理
工业废水含有有毒重金属离子,如铅 (Pb)、镉 (Cd)、铬 (Cr)、镍 (Ni)、铜 (Cu) 和锌 (Zn)。城市废水中含有大量的铵。这些有毒元素必须在处理前从水溶液中去除;否则会造成严重的环境问题。它们会污染水源。离子交换过程是去除废水中有毒元素的最有吸引力、最简单和最具成本效益的方法。天然沸石矿物在其结构骨架中含有可交换的阳离子,例如 Na+、K+、Ca2+ 和 Mg2+。废水中的铵和重金属离子在离子交换过程中被这些阳离子取代。像斜发沸石这样的吸收剂是环境应用的未来。
- 去除铵和重金属。
- 减少污水中的营养物质。
- 提高出水质量。
- 降低 COD 和 BOD 参数。
- 显着降低氨 (NH 4+ ) 水平
- 降低 NO3 和 H2S 水平
- 提高水的透明度(减少悬浮固体)
- 增加溶解氧 (DO) 含量
- 去除重金属和其他有害物质
- 稳定PH值
- 限制有害细菌和蓝绿色杂草的生长
- 最大限度地减少化学品(聚合物、明矾等)和聚电解质的使用和成本
- 提高处理厂容量
(3)垃圾渗滤液处理
卫生填埋是最广泛使用的城市固体废物管理方法。填埋引起的主要问题与产生长期污染的高污染渗滤液有关。垃圾填埋场大量产生含有各种有害污染物的渗滤液。在这些污染物中,发现铵的浓度很高。沸石是一种有影响力的低成本替代吸附剂,用于去除 NH4-N 和重金属:
- 去除铵和重金属。
- 减少污水中的营养物质。提高出水质量。
- 降低 COD 和 BOD 参数。
- 在垃圾填埋场和环境之间提供屏障。
- 防止通过渗滤液污染地下水。
(4)放射性废物处理
铯 (Cs) 是一种非常危险的核素,它高度存在于低放射性废物和废物处置库中。斜发沸石的孔径接近水合铯的直径。因此,它对 Cs 和类似的水合阳离子(如铀和锶)具有高选择性。它具有保留放射性裂变产物的能力,沸石在切尔诺贝利事故和最近的福岛核灾难中被广泛使用,将活性放射性元素捕获到沸石的笼状结构中。它们被用作废物储存库和核电站的反应屏障。
- 为低水平辐射提供屏障。
- 提供辐射稳定性。
- 去除铀、铯和锶。
- 降低 Cs 的迁移率。
- 适用于建造核电站和垃圾填埋场,作为缓冲/屏障材料以控制该裂变产物的环境释放。
- 作为一种硅酸盐,沸石很容易与水泥和玻璃结合系统发生反应,从而将放射性废物安全地容纳和截留在水泥基质中。