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環(huán)境是人類(lèi)生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn)和日益嚴(yán)重,引起人們的高度重視,促進(jìn)了環(huán)境科學(xué)研究的快速發(fā)展,同時(shí)促進(jìn)了環(huán)境友好和環(huán)境協(xié)調(diào)材料研究與應(yīng)用的快速發(fā)展。環(huán)境友好與協(xié)調(diào)型材料是指產(chǎn)品或材料在整個(gè)生命周期內(nèi),各種性能不僅可以滿(mǎn)足特定的使用需求,而且在完成其使用壽命后,對(duì)環(huán)境不構(gòu)成任何危害,研制、生產(chǎn)和使用過(guò)程的副產(chǎn)品能夠資源化的一類(lèi)新型可再生循環(huán)利用材料。

沸石結(jié)構(gòu)特殊,由鋁硅酸鹽格架,格架中的孔道、孔穴和陽(yáng)離子以及以錮囚相存在的水分子三部分組成。格架中硅氧四面體內(nèi)的Si4+常被A13+置換,出現(xiàn)過(guò)剩負(fù)電荷,由堿土金屬離子補(bǔ)償,這些補(bǔ)償陽(yáng)離子與晶格結(jié)合力很弱,具有很高的自由度,活躍在孔道中,使沸石具有優(yōu)良的離子交換性能。格架中連通的孔道、孔穴使沸石擁有很大的內(nèi)表面積,特別當(dāng)“沸石水”受熱逸出后,通道和孔穴更加空曠,相應(yīng)內(nèi)表面積更加巨大,而且脫水沸石晶穴內(nèi)部具有很強(qiáng)的庫(kù)侖場(chǎng)和極性,表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附性,加之沸石孔道大小均勻,尺寸固定,形狀規(guī)則。因此,吸附具有選擇性,即具有分子篩、離子篩功能。除此之外,沸石還具有耐酸、耐高溫、耐輻射等性能。這些物化性能賦予了沸石獨(dú)特的環(huán)境屬性,也奠定了它在環(huán)境治理方面的重要地位。

 沸石在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

(1)沸石在水處理中的應(yīng)用

 

沸石是一種價(jià)廉的多孔礦物材料,工業(yè)上廣泛用作催化劑、吸附劑、離子交換劑和廢水處理劑等。

①去除有機(jī)污染物

有機(jī)污染物是一類(lèi)主要污染物,沸石對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力主要取決于有機(jī)物分子的極性和大小。極性分子較非極性分子易被吸附;隨著分子直徑的增大,被吸附進(jìn)入孔穴的機(jī)會(huì)逐漸減小。含有極性基團(tuán)如—OHO、一NH2或含有可極化基團(tuán)如A、-C6H5等的有機(jī)分子,能與沸石表面發(fā)生強(qiáng)烈的吸附作用,二氯甲烷、三氯乙烷等都屬于沸石易吸附物質(zhì)之列。一些

常見(jiàn)的有機(jī)污染物,如酚類(lèi)、苯胺、苯醌、氨基酸等,多有極性,分子直徑適中,可被沸石吸附而去除。

②去除氨氮

去除氨氮是利用沸石對(duì)陽(yáng)離子的選擇性交換和再生特性。

斜發(fā)沸石對(duì)陽(yáng)離子交換順序?yàn)?Cs+>Rb+>K+>NH4>Sr2+=Ba2+>Ca2+>Na+>>Li。在上述各種陽(yáng)離子共存的溶液中,除CS+、Rb+、K外,優(yōu)先吸附的是NHI。國(guó)內(nèi)外在用天然沸石除氨氮方面作了較多的研究,對(duì)它

在污水處理中的應(yīng)用條件、再生工藝等進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn),并建成了一定生產(chǎn)規(guī)模的污水處理廠(chǎng)。美國(guó)明尼蘇達(dá)州的 Rosemont污水廠(chǎng),處理水量為2260m3/d。先將原水進(jìn)行一定的前處理,用斜發(fā)沸石進(jìn)行離子交換,處理后水中氨氮去除率達(dá)到95%以上。

回收氨,以及回收CO、NO等氮氧化物;用于汽車(chē)尾氣處理劑,吸附其中的有害

氣體,減輕環(huán)境污染。

 

      除臭

作為吸附劑類(lèi)除臭而廣泛應(yīng)用的活性炭,對(duì)氨等低分子氣體除臭效果并不理想,而且成本高,而沸石雖對(duì)氨的除臭有效,但如單獨(dú)使用,其吸附量也不大。一般斜發(fā)沸石對(duì)氨的吸附量為3.42~9.12mg/g,因此需要對(duì)天然沸石進(jìn)行。

活性處理

以沸石為載體,以除臭性能優(yōu)異的H3PO4、Al(H2PO4)3、KH2PO4等作為成粒成分,產(chǎn)品穩(wěn)定,有吸附量大、除臭效果持久的特點(diǎn)。同時(shí),此類(lèi)除臭劑有足夠的強(qiáng)度,而且無(wú)吸濕性,耐大氣性能好。與濕法除臭比較,由于除臭設(shè)備簡(jiǎn)單,設(shè)備費(fèi)用和生產(chǎn)成本低,使用后不會(huì)使顆粒強(qiáng)度降低,也不會(huì)產(chǎn)生破壞所致的形狀變化,反應(yīng)后從設(shè)備中取出拋棄或轉(zhuǎn)入再生工序都很方便,只需通過(guò)加熱等簡(jiǎn)單方法。拋棄時(shí)無(wú)危險(xiǎn),而且既可作為肥料,又可作為土壤改良劑。