沸石的應(yīng)用

時間：2023-03-24 14:29:46來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

沸石的應(yīng)用

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

[應(yīng)用]沸石在石油化工、土壤改良、污水處理、冶金、醫(yī)藥、原子能工業(yè)以及輕工業(yè)等部門有廣泛的應(yīng)用，而建材工業(yè)是沸石的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在污水處理領(lǐng)域，沸石可用于去除氨氮、磷、氟、砷、金屬離子、有機(jī)污染物、放射性物質(zhì)等。

①處理含氟污水天然沸石除氟效果很差，通過改性處理可以使其具備較強(qiáng)的除氟能力。郝培亮等利用循環(huán)流化床粉煤灰合成分子篩，經(jīng)載鐵改性制備除氟劑用于處理含氟廢水，以期達(dá)到以廢治廢的良好效果。表4-21是5種除氟劑的對比資料，載鐵X型分子篩明顯優(yōu)于其他4種除氟劑，特別是對中、低濃度含氟廢水具有很高的除氟率，一次處理即可達(dá)到排放要求；對高濃度含氟廢水，該產(chǎn)品可以發(fā)揮高除氟率和除氟容量大的優(yōu)點(diǎn)，使之降到較低濃度再行除氟。實(shí)驗證明，除氟劑的除氟率低于80%時應(yīng)用價值是有限的，特別是當(dāng)除氟容量也不大時，因為它對中、高濃度含氟廢水需要多次除氟，而對低濃度含氟廢水也很難一次達(dá)標(biāo)排放。

表4-2 15種除氟劑的比較

②處理含氨氮廢水利用沸石去除污水中的氨氮，國內(nèi)外已經(jīng)有較廣泛的研究，主要認(rèn)為沸石對氨氮去除的機(jī)理為對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，一般認(rèn)為對非離子氨的吸附作用占主導(dǎo)地位。其原因是氨為極性分子，而沸石表面荷負(fù)電，因此對氨具有較強(qiáng)的吸附作用。目前人們的研究熱點(diǎn)為對沸石進(jìn)行活化與改性，以達(dá)到更好地去除氨氮的目的。

JorgensenT.C.等研究了斜發(fā)沸石在有機(jī)物存在條件下廢水中氨氮的去除效果。研究表明，較傳統(tǒng)的生物法去除廢水中氨氮和有機(jī)物，采用斜發(fā)沸石處理能更好地承受沖擊負(fù)荷，運(yùn)行溫度范圍更廣。用10g/L NaCl溶液活化斜發(fā)沸石，在脂肪酶、乳糖、乳清蛋白質(zhì)和檸檬酸的存在下，氨離子的吸附容量都有所提高。其可能的解釋是有機(jī)物的存在減小了液相的表面張力所致。

Junichi Minato等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，利用3mol/L的NaOH溶液在100℃的條件下制得的改性沸石，對氨氮的吸附能力達(dá)到最高水平。李忠等在不同溫度及超聲輻射條件下，用NaCl溶液浸泡天然沸石來對其進(jìn)行表面改性，以強(qiáng)化其對氨氮的吸附。應(yīng)用靜態(tài)吸附法分別測定了氨離子在天然沸石和美國產(chǎn)Champion、中國臺灣產(chǎn)AZOO沸石和改性沸石上的吸附離子交換等溫線，并探討了溶液pH值、焙燒溫度和浸泡方法對沸石吸附氨氮的影響。研究結(jié)果表明：天然沸石吸附氨氮的最佳pH值范圍為3～9，吸附過程以離子交換作用為主；高溫焙燒會引起沸石脫水，從而導(dǎo)致孔壁坍塌，使沸石孔徑增大，比表面積減小，降低了對氨氮的吸附交換能力；經(jīng)98℃ NaCl溶液浸泡后，沸石中Na+的含量增加，沸石對氨氮的吸附交換容量明顯增大，超過了美國產(chǎn)Champion沸石和中國臺灣產(chǎn)AZOO沸石。

③去除廢水中金屬離子Oukis.K.等研究了沸石去除重金屬離子的效果。在混合重金屬離子的廢水中，斜發(fā)沸石對重金屬離子的選擇性順序依次為Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+>Cr3+>Ni2+。用NaCl活化的沸石交換容量提高。

梁鳳焦等以自制HDTMA粉煤灰沸石為吸附劑，對鉻酸鹽的吸附進(jìn)行了實(shí)驗研究。討論了吸附劑的投入量、廢水pH值、吸附溫度和吸附時間等各因素對Cr(VI)去除率的影響。研究表明：pH值對Cr(V)的吸附效率無顯著影響，且在HDTMA粉煤灰沸石的投加量為20g/L、吸附溫度為30℃、吸附時間為60min的條件下，Cr(VI)的去除率可達(dá)90%左右。

袁明亮等采用化學(xué)共沉淀法將具有吸附特性的天然沸石與磁性氧化鐵顆粒結(jié)合，制備了具有吸附特性的磁性沸石復(fù)合體。與鈉型沸石相比，磁性沸石的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變化而比表面積由25.13m2/g增大到100.90m2/g。對模擬廢水中Pb2+和Cu2+的吸附研究可知，磁性沸石對Pb2+和Cu2+的吸附依賴于pH值的變化，在pH>4.5時對兩者去除效率均大于90%；同時，在不同初始濃度的廢水溶液中，磁性沸石對Pb2+和Cu2+的最大吸附量分別為19.44mg/g和6.20mg/g。

④去除有機(jī)污染物沸石對有機(jī)物的吸附能力主要取決于有機(jī)物分子的極性和大小。含有極性基團(tuán)的有機(jī)物分子能與沸石表面發(fā)生強(qiáng)吸附作用，易被吸附。通過對天然沸石進(jìn)行改性處理，可以提高其對酚類、苯類有機(jī)物的吸附效果。

Saeid Razee等研究了沸石去除芳香族化合物的效果。斜發(fā)沸石在接觸4h條件下，對苯胺、苯酚、4-甲基苯胺、4-氨基酸、2-氨基酸、4硝基酚、2硝基酚、2-甲基-4-硝基酚的吸附率為45%～64%，沸石經(jīng)環(huán)式糊精(CD)，特別是a-CD改性后吸附效果提高到65%～74%。

林瓊等采用無模板劑水熱合成法和晶種誘導(dǎo)水熱合成法制備了ZSM-5沸石，并用于甲基叔丁基醚(MTBE)的吸附，研究發(fā)現(xiàn)，晶種誘導(dǎo)合成的ZSM-5沸石對MTBE的吸附容量隨其投加量的增大而減小，存在明顯的固體濃度效應(yīng)；吸附體系達(dá)吸附平衡較慢，說明MTBE在ZSM-5沸石微孔道的擴(kuò)散是影響吸附平衡的控制因素；該沸石再生方便，對處理初始質(zhì)量濃度為200～1000μg/L的MTBE溶液具有較好的再生吸附性能。

李效紅等在堿性條件下，將3-環(huán)糊精與2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨合成了陽離子化的β-環(huán)糊精(CCD)，并用于改性沸石獲得環(huán)糊精改性沸石(CDMZ)。研究了CCD合成條件對CDMZ吸附對硝基苯酚性能的影響。結(jié)果表明，在2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨與β-環(huán)糊精的配比為7：1，溶液pH=13的合成條件下，合成的CCD改性沸石所得CDMZ對對硝基苯酚的吸附能力最佳。同時研究了沸石改性前的活化處理，CCD改性沸石的初始濃度和改性時間對CDMZ吸附對硝基苯酚性能的影響。實(shí)驗表明，改性前用NaCl溶液活化沸石有助于CDMZ吸附性能的改善；當(dāng)CCD改性沸石的初始濃度和改性時間分別為15g/L(以β-環(huán)糊精計)和8h時，所得CDMZ對對硝基苯酚(120mg/L)的吸附能力可達(dá)263.7μg/g。

⑤去除放射性物質(zhì)FaghihianH等研究了不同產(chǎn)地的天然斜發(fā)沸石及其鈉鹽形式去除廢水中Cs+、Sr2+的效果，建立并討論了其離子交換吸附等溫線。結(jié)果表明，低Si/Al比有利于陽離子的去除，鈉鹽形式比未活化的沸石效果好。在鈉型沸石中Cs+的離子交換平衡分?jǐn)?shù)為0.32eq/dm3，Sr2+的離子交換平衡分?jǐn)?shù)為0.68eq/dm3。

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