沸石比表面积大,具有独特的晶体结构和巨大活性表面以及孔穴内阳离子的分布特性,导致Zeolite的吸附力特别强。Clinoptilolite、丝光沸石、菱沸石等在水处理中的应用比较多,主要用于吸附水中体积较小的含氮和磷物质、酚类、氟离子、放射性物质、重金属等污染物。
一、微污染水处理
氮、磷是水体富营养化的主要污染物,水体出现富营养化后藻类和浮游生物急剧增殖,水体溶解氧下降,水质恶化,并造成鱼类及其他水生动植物大量死亡。沸石对氨、磷具有优良的吸附能力,沸石作为离子交换剂可以有效地去除水体中的氨和磷,抑制水体富营养化污染,采用沸石吸附法处理含磷废水不仅可以回收磷,变废为宝,而且在工艺上还具有占地面积小、工艺简单、操作方便的优点。
沸石是一种极性吸附剂,可以吸附一些分子直径较小的常见的有机污染物,如酚类、苯胺、氨基酸等。沸石还是一种比较理想的生物载体,对水体中的细菌等微生物具有富集作用。如果沸石与活性炭联用或者沸石与臭氧联用对污水的处理效果会更佳。沸石还可用于硬水软化,经沸石处理后的软化水的水质可达到了工业锅炉和一般生产部门的水质标准,沸石的离子交换能力甚至可以超过磺化煤。
二、含重金属废水处理
工业废水中常见的有毒重金属如Hg、 Pb、 Cd、Ni、 Cu、 Zn等对生态环境造成了极大的危害, 进入环境后不能被生物降解,并参与食物链循环,最终在人体、动物体内积累,破坏生物体正常的生理代谢活动,严重危害人体健康。传统的处理重金属污水的方法有离子交换法、活性炭吸附法、膜分离法、混凝法、氧化还原法和化学沉淀法等,但每种方法都有其局限性,比如成本、再生和回收等问题。沸石层间的阳离子可与Pb、 Cd、 Zn、 Mn等金属离子发生离子交换,去除多种重金属,以净化工业废水。
三、低放射性废水处理
天然沸石有很强的耐核裂变辐射的能力,早在1978年就有人研究了天然沸石对Cs、 Sr放射性同位素的提纯技术,表明沸石对137Cs、 90Sr有高选择性交换功能。近年来国内外对沸石处理放射性污染水进行了深入的研究,李永青等采用人工模拟放射性废水进行了沸石吸附的动态研究。在去除和纯化放射性元素方面,天然沸石比有机离子交换树脂更具优越性,例如能够抵抗由电离辐射作用引起的降解、溶解度降低等。
四、含氟饮用水处理
氟是人体必需的微量元素之一,饮用水适宜的氟浓度为0.5~ 1.0mg/L,饮用水中氟的含量过高容易使儿童患氟斑病和氟骨症。我国高氟地区水中氟含量严重超标,高氟水严重危害了人们的身体健康。目前处理饮用水中的高浓度氟离子的方法较多,而沸石吸附法被认为是适用性较好的方法之一。于华龙等应用阴离子改性沸石进行了除氟实验的研究,发现改性
后的沸石能有效去除饮用水中的氟离子,具有效率高、投资少、运行稳定好等特点。
五、用作滤料
沸石在水处理领域作为滤池填料,用来截留和吸附水中的悬浮物、藻类等污染物,由于天然沸石的破碎磨损率较大,沸石作为滤料在使用前需经过一定的预处理以提高其强度。
总之,天然沸石作为一种重要的非金属矿物,具有吸附、离子交换、催化等众多优异的物化性能,被广泛应用于水处理领域内,并且其环保性能也被广泛应用于其他领域,因此具有巨大的开发利用趋势与前景。