沸石具有良好的离子选择性交换性能,尤其是对于氨离子有着强大的吸附能力,并且氨氮是污水处理环节中最重要的“去除对象”。另外,作为一种优质的极性吸附剂,沸石能够有效地吸附极性有机物。同时,沸石对细菌具有富集作用,是一种理想的生物载体。

一、沸石的特殊结构

天然沸石的孔径分布是均匀的,且大多数在10nm以下,与一般物质的分子大小相当,因此具有分子筛的选择性吸附作用。在沸石的骨架中,阴离子晶格上的负电荷和抗衡阳离子的正电荷中心在空间上不会重叠,因此沸石具有较大的静电吸引力。正是由于这种静电力,沸石对极性、不饱和和易于极化的分子具有优先的选择性吸附作用。并且分子筛对分子的极性具有选择性作用,极性越大,极化物质越容易被吸附。沸石具有高效吸附作用,特别是对水、氨、硫化氢、二氧化碳等分子具有很强的亲和力。

二、沸石在微污染水处理中的应用

一般来说,生物沸石反应器用于处理微污染的原水。经过长期运行测试可知,生物沸石反应器对氨氮、NO2-N、Mn等有机物的颜色和浊度的平均去除率分别为93%,90%,95%,32%,77%,72%。并且通过对比实验表明,该沸石具有与生物活性炭和生物陶粒相同的性能,在去除氨氮方面表现出优异的性能,为微污染源水的净化提供了新的材料和方法。

天然沸石可用作软化硬水的预处理。例如,某制造商使用独石口天然沸石测试水软化效果,并取得了良好的效果。如果对天然沸石进行改性,则其交换容量可以达到280〜340mol/m3。作为离子交换剂,沸石可用于软化硬水,其能够显著提高了钙和镁离子的交换能力,因此可使水质达到或超过了一般工业生产和供热锅炉的水质标准。

另外,氟是人体必需的微量元素之一,饮用水中的适当氟浓度为0.5至1.0mg/L。饮用水中的氟含量过高容易使儿童患氟中毒和骨骼氟中毒。我国高氟地区的水氟含量严重超标,高氟水严重危害人们的身体健康。刘文智等人用20-40目斜发沸石制成了一种除氟吸附过滤器,并在氟中毒地区进行了测试。处理后,不仅减少了氟含量,而且在一定程度上达到了浊度,铁,汞和总硬度。下表中显示了其具体数据。

沸石在微污染水处理中的应用效果-国投盛世

原水的各项含量与经除氟吸附过滤器处理后的各项含量表

处理后的氟含量符合国家饮用水标准(F≤1mg/L)。同时,预估加工成本≤0.5元/立方米。