沸石在水处理中的应用
沸石是一种较为廉价的多孔矿物材料,工业上广泛用作催化剂、吸附剂、离子交换剂和废水处理剂等。
1.去除有机污染物:有机污染物是一类主要污染物,沸石对有机污染物的吸附能力主要取决于有机物分子的极性和大小,极性分子较非极性分子更易被沸石滤料吸附,随着分子直径的增大,被吸附进入孔穴的机会逐渐减小。如OH、CO、NH2、C6H5等有机分子,都能被沸石强烈吸附,一些常见的无机污染物,如酚类、苯胺、苯醌、氨基酸等,多有极性,分子直径始终,可被沸石滤料吸附而去除。
2.除氨氮:去除氨氮是利用沸石滤料对阳离子的选择性交换和再生特性。斜发沸石对阳离子交换顺序为:Cs+>Rb+>K+>NH4+>Pb2+>Ag+>Ba2+>Na+>Sr2+>Ca2+>LI+>Cd2+>Cu2+>Zn2+,在上述各种阳离子共存的溶液中,除Cs+、Rb+、K+外,优先吸附的是NH4+;用斜发沸石滤料进行离子交换,处理后水中氨氮去除率可达到95%以上。
3.降低氟含量:我国高氟水分布广泛,对人体危害甚大,目前降氟方法很多,但均存在一些弊端,活化沸石作为一种新型降氟材料正越来越受到人们的关注。沸石除氟有很多优点:可对含氟量不同的原水有效的除氟,处理后水质澄清、透明,含氟量达到 饮用水标准;并且处理成本低、装置简单、易再生。
4.去除重金属离子:因为沸石具有很大的离子交换能力和软化硬水的功能,所以沸石具有综合治理污染水源的功能,能同时去除水中的Fe3+、Ni2+、Co2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子。
5.作污水滤料。
沸石对水中氨氮的试验研究
由于大量含氨氮的生活污水和工业废水被排入天然水体,因氨氮是高耗氧性物质,较高的氨氮浓度会直接导致水质的恶化甚至黒臭,利用生化法一般难以实现氨氮的完全去除,采用沸石离子交换法可以用氨氮沸石进行深度处理,达到完全脱除氨氮的目的,我们对沸石除去水中氨氮的条件及机理进行了试验探讨,通过静态试验得到在中性条件下,含有1mg/LNH3水样200ml,加入1g沸石,经9h可达后检测,NH3残留量为0.21mg/L.
我们再次试验采用Φ200m×300mm的有机交换柱,使用的沸石粒径为0.8-1.5mm,密度为1300kg/m3,交换容量为15.4mg/g,水样取自某市某市郊的河水,试验采用固定床连续进水方式。
水流速度为10m/h,氨氮去除率随进、出水中氨氮浓度的变化如下:沸石吸附氨氮受进水浓度影响较大,进水浓度越高,氨氮的去除率相应增高,当进水浓度小于1mg/L时,对于沸石床已累计一定氨氮时,还可能出现氨氮的“反吐”现象,因而在实际运行中应加强氨氮检验的品读和沸石床的再生。
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豫嵩沸石的稳定性
天然沸石,如斜发沸石、丝光沸石等都具有良好的耐酸性和热稳定性。
天然沸石一般加热至650℃持续12h,沸石结构不变,而在800-900℃下持续12h,结构破坏。
天然沸石的热稳定性取决于沸石的硅与铝和平衡阳离子的比率,一般在其组成变化范围内,硅含量越高,则稳定性越好。平衡阳离子性质的一些变化,对于晶体的稳定性有显著影响。富钙的天然斜发
沸石在500℃下即可分解,而同一样品若用钾离子进行离子交换,则其温度达800℃仍不破坏。
沸石在使用和再生时,常常要遭受酸性介质和高温的作用,由于天然沸石在这些方面具有优越性,因此在这个意义上说天然沸石较合成沸石有更广泛的应用作用。
豫嵩沸石的吸附性能
一切固体物质表面的原子或分子和固体内部的原子或分子所处的状态是不同的。在固体内部原子或分子所受的吸引力是对称的,它均匀地分布在周围的原子或分子上,处于力场饱和的平衡状态;而表
面的原子和分子所受的力则是不对称的,也就是说固体表面有过剩的表面自由能,即表面有吸附力场存在,这种吸附力称为色散力,是固体表面对气体或液体具有吸附作用的原因。
沸石吸附的特点:
1. 吸附量大:沸石之所以能大量吸附其他物质,主要是由沸石内部独特的结构决定的,当沸石格架中的水被除去后,形成内表面很大的孔穴,可习惯并储存大量的分子。
2. 选择性吸附:沸石晶体内部存在很多孔穴和孔道,它们的体积占沸石晶体总体积的50%以上,而且孔穴、孔道大小均匀、固定,和普通分子的大小相当。一般孔穴直径在6-15A。之间,孔道直
径在3-10A。之间,只有那些直径比表小的分子才能通过沸石孔道被吸附,而直径大的分子由于不能进入沸石孔穴,则不能被沸石吸附,因此沸石的选择吸附、筛分分子性能决定于沸石的孔径和被吸附
分子的大小。
3. 率吸附:沸石具有率吸附性能,特别是针对H2O、NH3、H2S、CO2等高极性分子具有很高的亲和力。尤其是对水,即使在低相对湿度和地浓度、高温等不利条件下,仍能吸附。