天然沸石是一种含水的具有架状结构的铝硅酸盐矿物,其中带有可交换的碱或碱土金属离子,有优良的选择交换性。 近年来,天然沸石在水处理中的应用越来越多。各种含沸石的滤料尽管名称不一,但都是以沸石为原料制成的。现在沸石滤料已有取代氧化铝、骨炭甚至活性炭和羟基磷灰石的趋势。河北围场县盛产优质沸石,开采和应用已有几十年的历史,且沸石产品远销国内外。特别在近几年,国内用天然沸石处理高氟水取得了重要成果,在国内外外多个地区的高氟水治理中发挥了重要作用。
经多次试验证明,天然沸石如不经过处理直接用于饮用水除氟效果不好,必须先经活化处理才能使用。采用不同方法对沸石进行活化处理,考察在不同酸碱浓度下活化沸石的处理效果,并进行了不同温度下的煅烧试验。将沸石用不同浓度的氢氧化钠、硫酸浸泡一定时间后用硫酸铝溶液做改性剂再处理一段时间,干燥后取5g沸石,放入100mL含氟25mg/L的水中,搅拌后放置24h,测试水中的含氟量。
经酸碱处理后,Zeolite都能有效除氟,而未经处理的沸石基本没有除氟作用;酸处理的沸石没有碱处理的沸石除氟效果好。究其原因,是因为用酸处理时溶掉了大部分沸石中的游离氧化铝,而沸石中的铝含量决定了沸石交换能力的大小,造成了交换能力的降低。因此,沸石做除氟滤料时不宜用酸做活化剂。而不同浓度的碱处理效果差别不大, 实际工作中采用2%NaOH做活化剂,改性剂采用硫酸铝。
原料中沸石含量越高,吸附量越大。工作中应尽量选择质量好的沸石做除氟原料。而沸石含量50%以下的沸石岩不适合做除氟滤料原料。
我国有很多地区饮用水氟含量超标,特别是在些人群居住偏远的农村和居住相对分散的牧区家庭,至今还在饮用高氟水。虽然党和政府采取了很多措施解决这一问题,但受到客观条件的限制,解决这一问题仍有很大困难。有些地方虽可以找到合格水源,但由于居住分散,无法实现集中供水。另外,新兴的膜处理技术要求前处理相当严格,也限制了这一技术的应用。 因此,尽快寻找一种适合农牧区需要的小型除氟装置和滤料显得非常重要。近年来,内蒙古自治区东乌旗水利局引入沸石过滤技术,使用天然沸石作为滤料来进行家庭高氟水处理,解决了近万口农牧民的饮用高氟水问题,深受人民群众的好评。用天然沸石除氟水质能否得到保证,这是人们普遍关心的问题。为此有关疾控部门对除氟装置出水进行了长期质量跟踪监测,证明出水符合国家饮用水标准,可以放心饮用。
经过多年实践检验,天然沸石经处理后作为除氟材料是完全可行的。只要注意操作要求,选择合适的除氟装置,完全可以满足家庭饮用水要求。而且使用者可以自己完成整个操作过程,不需动力和特殊管理,低碳环保,不浪费水资源。适合在农牧区推广使用,也可以在较大型水处理厂使用。另外,沸石滤料制作简单, 可以使用30年以上,只要定期再生即可,无毒害作用。在制作滤料时,要尽可能选择质量好的沸石,低含量沸石影响除氟使用时间。最好选择阳离子交换容量在140mmol/100g以上的沸石。沸石再生时间受到原水质的制约。原水质各项指标较差的水再生时间可能缩短,尤其是较浑浊的水更影响使用周期。应该采取事先经纱布过滤的方式除去悬浮物使沸石充分发挥作用。另外,季节温度和是否丰水期也影响沸石再生周期。