天然沸石是自然界中广泛存在的具有骨架结构的多孔性、含水、铝硅酸盐，可用化学式M2/xO·Al2O3·nSiO2·mH2O，式中M分别为一价和二价金属(通常为钠、钾、钙、锶、钡等)，n为Zeolite的硅铝比，m为水分子数。沸石的最基本构成单元是硅氧四面体[SiO4]和铝氧四面体[AlO4]，硅(铝)氧四面体通过四面体顶点的氧原子互相连接起来，这种结构形成了可为阳离子和水分子所占据的大孔穴。这些阳离子和水分子有较大的移动性，可以进行阳离子交换和可逆的脱水。沸石的这种结构决定了其具有吸附、阳离子交换性以及良好的热稳定性和耐酸性，因而以不同的形式被应用在水处理中。
天然沸石具有较强的离子交换能力，但由于天然沸石形成时受到各种环境条件的影响，纯度不够高，孔道不够均匀、孔道内杂质过多，而单独使用无法发挥到最佳的性能。采用化学的手段对沸石进行改性活化是提高沸石去除污染物的主要方法，但是由于改性的过程往往需要消耗大量的化学试剂或长时间加热，改性成本较高，难以进行生产性的推广使用。因此，如何将沸石基质与常规的水处理工艺联用，在发挥原有工艺设施作用的基础上，提高常规水处理工艺的处理效率，已成为近年来的研究热点。
沸石基质作为填料在水处理中应用
研究表明，沸石具有较高的离子交换能力和氨氮吸附能力，尤其对低浓度氨氮有着较高的去除率。但沸石作为吸附剂，只是单纯地将氨氮从液相中吸附到沸石骨架中，吸附一定时间之后沸石饱和，有可能将已吸附的氨氮释放，形成二次污染，而且沸石对于硝酸盐氮去除效果较差。基于沸石的上述特性，近年来的沸石应用研究主要针对以沸石基质作为填料应用于人工湿地、生物滤池或者作复合填料进行河道修复。
构建了芦苇-沸石人工湿地、芦苇-砾石人工湿地、菖蒲-沸石人工湿地和无植物沸石吸附床，处理模拟初期暴雨径流经过沉淀池后的污水，其中人工湿地为潜流型。研究表明：将沸石用于人工湿地的填料可首先吸附进水中的NH32N，植物和微生物再对沸石表面吸附的NH32N进行降解，使得沸石通过生物作用再生，保持其吸附NH32N的能力。因此，适用于间歇运行的暴雨径流沸石基质人工湿地系统不但对暴雨径流中的COD、NH32N、TN具有较高的去除率，而且在间歇期可实现对沸石的充分生物再生。构建了潜流型芦苇沸石人工湿地处理小区生活污水，通过两块并行湿地的相互切换运行，使其交替进行污水处理和湿地沸石的生物再生。通过试验研究了沸石湿地在沸石再生前后，即新建和再生湿地的脱氮效果。
可见，再生后的湿地对氮的去除效果和新建湿地的效果相当，对总氮和氨氮的去除分别可达地表水环境质量标准的Ⅴ类和Ⅲ类。此外，通过研究铵交换饱和的沸石分别在湿地系统中和无植物沸石床中再生过程，探究沸石生物再生的机理，结果表明：沸石再生效果取决于周围硝化细菌的数量以及可与铵交换的阳离子数量，湿地中土壤提供较大的阳离子交换容量有利于沸石再生。经湿地系统生物再生后，沸石氨氮交换能力可恢复至新鲜沸石的87%以上。
采用自行研制的以颗粒沸石为主体的复合填料，利用沸石的吸附和离子交换性能，对受污染河道水体进行处理，考察填料浸没-落干次数和比例对处理效果的影响。填料被河道水浸没时沸石吸附氨氮，落干则保证沸石与大气接触，吸附有氨氮的沸石表面充氧进行生物再生。实验结果表明：出水氨氮值随浸没-落干次数和比例的增大而减小。因此，从理论上，沸石复合填料可应用于受潮汐影响、波浪不断拍打河岸的河流原位治理。
