近年来,由于沸石独特的物理、化学特性,使得它在水处理各个领域中得到了越来越多的研究和应用。沸石是一族含水铝硅酸盐矿物,一般可用化学式( M, N2)O2· Al2O3· nSiO2· mH2O 表示,式中M、N2分别代表二价和一价的阳离子。在水处理领域广泛应用的主要是斜发沸石、 丝光沸石、菱沸石等。 沸石的粒径有很多规格,大的可达几cm,小的可到几μm。沸石的基本结构是以Si为中心,形成4个顶点有氧配置的SiO4四面体以及Al取代Si并置换成AlO4四面体的结合体,硅(铝) 氧四面体通过中间的氧原子相连接,在三维空间上可形成多种形状的规则四面体构成沸石的空穴或笼,这些空穴和笼以不同形式连接则构成了沸石的孔道体系。在沸石的空穴和孔道中占据着阳离子和水分子。

 

沸石在水处理领域的应用-国投盛世

 沸石具有良好的离子选择交换性能,特别是对氨离子,氨氮是给水处理中重点去除的对象之一。沸石还是一种极性吸附剂,可以吸附极性有机物,同时沸石对细菌还有富集作用,是一种理想的生物载体。利用生物沸石反应器处理微污染原水,经长期运行测试,生物沸石反应器对氨氮、NO2-N、 Mn、 有机物、 色度、 浊度平均去除率分别为 93%、90%、95%、 32%、 77%、 72%。 通过对比实验表明,沸石具有和生物活性炭、 生物陶粒一样的性能,并在去除氨氮方面表现出更优越的性能,为微污染水源水的净化提供了一种新材料和途径。

沸石在水处理领域的应用-国投盛世

另外,沸石可以强化活性污泥系统对有机物和氨氮的去除率,投加沸石粉质量浓度为50 mg/L,可使COD 去除率提高约 10%,氨氮去除率提高 15%。沸石强化活性污泥系统对于氨氮的冲击具有明显的耐受性,投加沸石使得曝气池中的硝化细菌类群增加,硝化速率提高,出水的NO2-N浓度明显提高。分子生态学分析表明,投加沸石后活性污泥系统中微生物的DNA 多样性、丰富度和均匀度均有所提高。将斜发沸石粉投加到活性污泥工艺的曝气池中进行小试规模的研究,由于沸石粉表面附着生物膜,当系统的有机负荷率提高,微生物浓度也随之增大,两者成线形关系。对于质量浓度为4000 mg/L的沸石平衡浓度的系统,MLVSS质量浓度达到了 4 720 mg/L,能够显著提高有机物去除速率,系统相对来说表现出更高的硝化速率,且受碳氮比的影响很小,硝化能力提高了 38%。

沸石在水处理领域的应用-国投盛世

我国沸石资源丰富,分布广,产量大,所以沸石在水处理领域的应用有着其他矿物质无法比拟的优点,在水处理领域中有着很好的应用前景。并且,在未来研究学者将沸石的吸附作用与其他技术相结合处理污水的有效方法,利用沸石独特的特性联合其他处理工艺,达到各自的优势互补。