沸石的应用

时间：2023-03-24 14:29:46来源：food栏目：食品快速检测阅读：

沸石的应用

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

[应用]沸石在石油化工、土壤改良、污水处理、冶金、医药、原子能工业以及轻工业等部门有广泛的应用，而建材工业是沸石的主要应用领域。在污水处理领域，沸石可用于去除氨氮、磷、氟、砷、金属离子、有机污染物、放射性物质等。

①处理含氟污水天然沸石除氟效果很差，通过改性处理可以使其具备较强的除氟能力。郝培亮等利用循环流化床粉煤灰合成分子筛，经载铁改性制备除氟剂用于处理含氟废水，以期达到以废治废的良好效果。表4-21是5种除氟剂的对比资料，载铁X型分子筛明显优于其他4种除氟剂，特别是对中、低浓度含氟废水具有很高的除氟率，一次处理即可达到排放要求；对高浓度含氟废水，该产品可以发挥高除氟率和除氟容量大的优点，使之降到较低浓度再行除氟。实验证明，除氟剂的除氟率低于80%时应用价值是有限的，特别是当除氟容量也不大时，因为它对中、高浓度含氟废水需要多次除氟，而对低浓度含氟废水也很难一次达标排放。

表4-2 15种除氟剂的比较

②处理含氨氮废水利用沸石去除污水中的氨氮，国内外已经有较广泛的研究，主要认为沸石对氨氮去除的机理为对非离子氨的吸附作用和与离子氨的离子交换作用，一般认为对非离子氨的吸附作用占主导地位。其原因是氨为极性分子，而沸石表面荷负电，因此对氨具有较强的吸附作用。目前人们的研究热点为对沸石进行活化与改性，以达到更好地去除氨氮的目的。

JorgensenT.C.等研究了斜发沸石在有机物存在条件下废水中氨氮的去除效果。研究表明，较传统的生物法去除废水中氨氮和有机物，采用斜发沸石处理能更好地承受冲击负荷，运行温度范围更广。用10g/L NaCl溶液活化斜发沸石，在脂肪酶、乳糖、乳清蛋白质和柠檬酸的存在下，氨离子的吸附容量都有所提高。其可能的解释是有机物的存在减小了液相的表面张力所致。

Junichi Minato等经研究发现，利用3mol/L的NaOH溶液在100℃的条件下制得的改性沸石，对氨氮的吸附能力达到最高水平。李忠等在不同温度及超声辐射条件下，用NaCl溶液浸泡天然沸石来对其进行表面改性，以强化其对氨氮的吸附。应用静态吸附法分别测定了氨离子在天然沸石和美国产Champion、中国台湾产AZOO沸石和改性沸石上的吸附离子交换等温线，并探讨了溶液pH值、焙烧温度和浸泡方法对沸石吸附氨氮的影响。研究结果表明：天然沸石吸附氨氮的最佳pH值范围为3～9，吸附过程以离子交换作用为主；高温焙烧会引起沸石脱水，从而导致孔壁坍塌，使沸石孔径增大，比表面积减小，降低了对氨氮的吸附交换能力；经98℃ NaCl溶液浸泡后，沸石中Na+的含量增加，沸石对氨氮的吸附交换容量明显增大，超过了美国产Champion沸石和中国台湾产AZOO沸石。

③去除废水中金属离子Oukis.K.等研究了沸石去除重金属离子的效果。在混合重金属离子的废水中，斜发沸石对重金属离子的选择性顺序依次为Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+>Cr3+>Ni2+。用NaCl活化的沸石交换容量提高。

梁凤焦等以自制HDTMA粉煤灰沸石为吸附剂，对铬酸盐的吸附进行了实验研究。讨论了吸附剂的投入量、废水pH值、吸附温度和吸附时间等各因素对Cr(VI)去除率的影响。研究表明：pH值对Cr(V)的吸附效率无显著影响，且在HDTMA粉煤灰沸石的投加量为20g/L、吸附温度为30℃、吸附时间为60min的条件下，Cr(VI)的去除率可达90%左右。

袁明亮等采用化学共沉淀法将具有吸附特性的天然沸石与磁性氧化铁颗粒结合，制备了具有吸附特性的磁性沸石复合体。与钠型沸石相比，磁性沸石的结构没有发生明显变化而比表面积由25.13m2/g增大到100.90m2/g。对模拟废水中Pb2+和Cu2+的吸附研究可知，磁性沸石对Pb2+和Cu2+的吸附依赖于pH值的变化，在pH>4.5时对两者去除效率均大于90%；同时，在不同初始浓度的废水溶液中，磁性沸石对Pb2+和Cu2+的最大吸附量分别为19.44mg/g和6.20mg/g。

④去除有机污染物沸石对有机物的吸附能力主要取决于有机物分子的极性和大小。含有极性基团的有机物分子能与沸石表面发生强吸附作用，易被吸附。通过对天然沸石进行改性处理，可以提高其对酚类、苯类有机物的吸附效果。

Saeid Razee等研究了沸石去除芳香族化合物的效果。斜发沸石在接触4h条件下，对苯胺、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-硝基酚的吸附率为45%～64%，沸石经环式糊精(CD)，特别是a-CD改性后吸附效果提高到65%～74%。

林琼等采用无模板剂水热合成法和晶种诱导水热合成法制备了ZSM-5沸石，并用于甲基叔丁基醚(MTBE)的吸附，研究发现，晶种诱导合成的ZSM-5沸石对MTBE的吸附容量随其投加量的增大而减小，存在明显的固体浓度效应；吸附体系达吸附平衡较慢，说明MTBE在ZSM-5沸石微孔道的扩散是影响吸附平衡的控制因素；该沸石再生方便，对处理初始质量浓度为200～1000μg/L的MTBE溶液具有较好的再生吸附性能。

李效红等在碱性条件下，将3-环糊精与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵合成了阳离子化的β-环糊精(CCD)，并用于改性沸石获得环糊精改性沸石(CDMZ)。研究了CCD合成条件对CDMZ吸附对硝基苯酚性能的影响。结果表明，在2，3-环氧丙基三甲基氯化铵与β-环糊精的配比为7：1，溶液pH=13的合成条件下，合成的CCD改性沸石所得CDMZ对对硝基苯酚的吸附能力最佳。同时研究了沸石改性前的活化处理，CCD改性沸石的初始浓度和改性时间对CDMZ吸附对硝基苯酚性能的影响。实验表明，改性前用NaCl溶液活化沸石有助于CDMZ吸附性能的改善；当CCD改性沸石的初始浓度和改性时间分别为15g/L(以β-环糊精计)和8h时，所得CDMZ对对硝基苯酚(120mg/L)的吸附能力可达263.7μg/g。

⑤去除放射性物质FaghihianH等研究了不同产地的天然斜发沸石及其钠盐形式去除废水中Cs+、Sr2+的效果，建立并讨论了其离子交换吸附等温线。结果表明，低Si/Al比有利于阳离子的去除，钠盐形式比未活化的沸石效果好。在钠型沸石中Cs+的离子交换平衡分数为0.32eq/dm3，Sr2+的离子交换平衡分数为0.68eq/dm3。

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