沸石在水处理中的应用 3页

江西煤炭科技2011年第4期JIANGXICOALSClENCE&TECHNOLOGYNO．42011沸石在水处理中的应用蒋凌炜，吴溶(1．北京京煤集团有限责任公司，北京102300I2．万若(北京)环境工程技术有限公司，北京100083)摘要：主要介绍了沸石的工艺特性及其在水处理中的应用。沸石的吸附、离子交换等特性使其可用于去除废水中的氨、氮、重金属等污染物。我国及江西省沸石矿产资源相对丰富，价格相对低廉，广泛开发利用沸石处理废水，具有广阔的应用前景。关键词：沸石I工艺特性，水处理}应用中圈分类号。X52文献标识码：B文章编号l1006-2572(2011)04-0081-03ApplicationofZeoliteinWaterTreatmentJiangLingwei，WuRo(1．JingmeiGroup，Beijing102300；(2．WanruoEnvironmentalEngineering&TechnologyCo．，Ltd，Beijing，100083)Abstract：Thepaperintroducestheapplicationofzeoliteinwatertreatment，whosetechnologycharacteristicsofabsorbabilityandionicexchangecaneasilyremovethepollutantsfromwastewatersuchasammonianitrogenandheavymetals．AbundantmineralresourcesofzeoliteinChinaespeciallyinJiangxiProvince，alongwithitsrela—tivelyinexpensivecostofdevelopment，indicatesitsbroadprospectofutilizationinhandlinglargevolumesofwastewater．Keywords：zeolite)technologycharacteristics；watertreatment；application表面极性强的多孔性含水铝硅酸盐晶体的统称为沸部地区。另还在不同省市发现菱沸石、方沸石、片沸石、钙石。。它是一种天然廉价的多孔物质，具有比表面积大，十字沸石、浊沸石、钠沸石等1O余种不同种类的沸石。全表面粗糙，截污能力强等特性。我国已经发现的沸石以斜国共有21个地区发现沸石150多处，其中已经开采的多发沸石、丝光沸石为主，其中大多数分布于我国东部及中达5O余处，其中江西地区以斜发沸石为主，包括抚州、赣稳、三彻底”，“一快”是指踩下离合器踏板要快和松开离合簧和摩擦片的磨损情况，对离合器的自由行程进行调整。器踏板的三分二左右行程要快；“二稳”是指松开离合器踏(6)要保证维修和配件质量。在维修时，要注意检查板的后三分之一左右行程要稳、要慢，防止离合器接合过飞轮表面和压板结合面的平面度，检查膜片弹簧和摩擦片猛；“三彻底”是指踩离合器踏板时要踩到底，松开时要让减振弹簧的技术状况，必要时予以修理或更换。离合器踏板回到最高位置。更换配件时，应尽量从正规渠道购买，选用厂家正品。(3)尽量避免使用“半联动”，避免猛抬离合器和紧急制动不踩离合器等不良操作方法。作者简介t赵小柏(1977一)，男，江西莲花人，大学文化，工程师，(4)避免超载，货物装载要均匀，对于路面状况较差通现任新余矿业公司赣瑞公司副总工程师。行困难的，要适当减少装载量。(5)要定期对离合器的技术状况进行检查，定期进行收稿日期：2011～o9—29‘编辑：胡中祺技术维护，每次二级维护时，应检查分离轴承、压板膜片弹·81·\n州、吉安等地。体，其结构中空穴里的K、Na、Ca等阳离子和水分子与格1沸石概述架结合得不紧，氧原子中有的价键未得到中和，使整个沸石带有负电。因此，为保证沸石的电中和性，其可与周围一般沸石的化学式为AmBpO2P·nH。O，结构式可用水溶液里的阳离子发生交换作用(如K，Na，Ca抖，MgzAx／q((A102)x(SiO2)y]·nH2O表示，其中A为Ca、Na、等碱土金属离子)，且交换后的沸石结构并不被破坏。同K、Ba、Sr等阳离子，B为Al和Si，q为阳离子电价，m为阳样，沸石的离子交换性能也具有选择性。沸石的离子交换离子数，n为水分子数，X为Al原子数，Y为Si原子数，y／*性能顺序可参考(5]：Cs>Rb>K>NH>Ba2>通常在1～5之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个Sr2>Na>Ca*>Fe3>Al抖Mg>Li。数。。。但不同矿物种，具体分子原子数各有不同。沸石3)催化性能。沸石具有很大的吸附表面，当某种反应的晶体结构(见图1)。物寄附于沸石表面时，其大孔穴可容纳一定数量的物质，■从而促使化学反应在其表面加速进行。且反应生成的新物质还可以从沸石内部释放出来，整个过程并不破坏沸石的结构。因此，沸石可作为某些化学反应的催化剂或催化r载体。Z4)其它性能及改性。沸石除了具有吸附、离子交换、一般的沸石为架状构造。基本单位为硅(铝)氧四面催化性能外，还具有热稳定性和耐酸性等其它性能。体，硅氧四面体(SiO,)之间通过公用角顶上的氧离子连不同种类的沸石的热稳定性和耐酸性等均有所不同。接，形成多种形式的格架。通常沸石应用可先将其进行改性，其中最常用的改性此外，沸石还具有骨架结构，且晶穴体积占总体积的方法包括化学药剂处理、加热处理、酸碱处理等。。改4O～5O％，故沸石具有很大的比表面积(约500／g～性可使沸石的比表面积增大、吸附能力增强、表面活性增1000m／g)和大量的微孔。大，离子交换能力增强等，从而使沸石得到更多的应用。沸石中主要含有Na、Ca及少数的K、Mg等金属离子。3沸石在水处理中的应用其晶格中的孔穴里的Na、Ca、K等阳离子的格架结构并不沸石具有无毒、廉价并可再生等优点，若能应用于水紧密，若溶于水里，极易与周围水溶液里的阳离子发生交处理中，不但能有效地利用其吸附、离子交换等性能，还能换作用，且交换后的沸石结构并不被破坏，故沸石不仅可有效降低水处理的成本。沸石及经过改性处理的沸石应被阳离子交换，而且由于结构不受破坏，还可以再生重复用于水处理主要包括以下几个方面。利用。1)利用沸石去除氨、氮和磷。沸石在水处理中的应用2沸石的工艺特性较为广泛，其中应用最广泛的是利用其脱氮除氮的能力。1)吸附性能。由于大多数沸石中的孔穴、通道占沸石而对磷的去除能力是因为其较强的吸附能力。不同种类总体积一般都不小于5O％“，且具有大量的均匀微孔，加的天然沸石对氨氮和磷的离子去除能力不同。其中斜发上其特殊的分子结构易形成静电引力。当沸石中占大多沸石的氨氮去除能力较强“”刚接触污水时，沸石的吸附数体积的孔穴、通道有空缺时，沸石即会表现出较强的吸和离子交换能力较强，对氨氮、磷较强的去除率。而随着附能力。沸石的孔穴、通道中还含有一定数量的沸石水，时间的延长，沸石本身的去除能力逐渐下降。与此同时，当温度加热到200℃～500℃左右沸石水即可逸出，此时在污水中的时间一长，沸石表面容易形成生物膜，此生物沸石得到活化。活化的沸石，在一定的物理化学条件下，膜对氨氮及磷亦有很强的去除能力。此外，沸石可利用物即可选择性吸附其它物质(尤其是SO、NH，N0等气理化学法、化学法等进行改性，增强沸石的吸附、离子交换体)。选择性吸附即是指能小于沸石直径的分子可被吸能力，从而使其对氨氮的去除能力更强。鉴于沸石以氨氮附，而大于沸石直径的分子被隔离在沸石外部(沸石的一及磷的去除能力，常将沸石用于富营养化水体的治理当般孔穴直径为6×10。m～15×10。m)。中，也可选用适宜的沸石作为湿地处理中的填料，不仅解2)离子交换性能。沸石的空间结构是硅＼铝氧四面决了填料成本的控制，也有效地利用湿地填料对有害物质·82·\n的去除能力。另外，还可利用沸石对污泥进行脱氮除磷处理。参考文献；2)沸石去除水中的重金属离子。除了利用天然或改(1]王秀春，丁志斌．沸石的性能及其在水处理中的应用CJ3．解性的沸石脱氮除磷外，经实验研究发现，改性后的沸石对放军理工大学学报，2001，2(4)：74重金属的去除效果较好。。通常利用酸碱处理后的沸石C23余振宝，宋乃忠．沸石加工与应用CIVI3．北京：化学工业出版社，2005(大多数时候选择NaOH、或HC1)，也可利用NaC1对其进C3]冯乃谦．天然沸石混凝土应用技术[M3．北京：中国铁道出行了改性。改性后沸石对污水中铅、锌、镉、镍、铜、铯、锶版社，1996等均具有吸附作用。被沸石吸附交换的重金属离子可浓[43张英俊，武道吉．沸石在微污染水处理中的应用(JZ．西南给缩回收。此外，用于去除重金属离子的沸石经处理后仍可排水，2009，31(2)：19—21被再生使用。与一般的重金属处理方法相比，沸石具有处[5]张曦，吴为中，温东辉．氨氮在天然沸石上的吸附及解吸CJ3理能力大，处理费用低等优点。．环境化学，2003，22(2)：1667-1713)利用沸石去除水中的有机污染物。污水中的污染C63蒋建国，陈嫣，邓舟．沸石吸附去除垃圾渗滤液中氨氮的研物最主要的各种不同类型的有机污染物。沸石的吸附能究CJ3．给水排水，2003，29(3)：6—9力不仅能吸附水中的氨氮及磷，还能一定程度地去除水中[7]刘远金，张新明，李华兴．天然沸石对鱼塘水及生活污水的的有机污染物。沸石可处理污水中的极性有机物，其中包氮磷去除效应[J]．农业环境保护，2002，21(4)：331-333括常见的有机污染物如酚类、苯胺、氨基酸等。另外，可利’[8]何宏平，谢先德，等．改性斜发沸石吸附水中氨氮的研究CJ3用活性炭与沸石一起可提高其对水中有机物的去除能．环境化学，2003，22(1)：59—63力。。C9]M．Rozic，S．Ce~an-Stefanovie，eta1．．AmmoniacalNitrogen4)利用沸石去除饮用水的氟。近年来，饮用水中氟含RemovalfromWaterbyTreatmentwithClaysandZeo—量偏高越来越受到人们的重视。实验证明，利用NaOH处lites．WaterResearch，2000，34(14)：3675～3681理后的沸石对水中的氟具有一定的去除能力“。利用沸[1O]G．V．Tsitsishvili，T．G．Andronikashvili，G．N．Kirovand石处理含氟水基本可达到饮用水标准，且工艺简单，处理LD．Filizova．NaturalZeolite．Chichester(England)：EllisHorwood，1992效率稳定，处理成本低。Cl1]高俊敏，郑泽根，等．沸石在水处理中的应用[J]．重庆建筑5)利用沸石去除放射性物质。可利用沸石的离子交大学学报，2001，23(1)：l14—117换性能去除水中的放射性物质。交换了放射性离子的沸[12]何杰，刘玉林，谢同凤．天然沸石用于去除水体中有机污染石被熔化后可将放射性离子永久地固定在晶格内。，从而物的效果[J]．水处理技术，1998，24(5)：286—288防止放射性物质的再度污染。_[13]BaykalB．Clinoptiloliteandmultipurposefiltersforupgra—4应用前景dingeffluentammoniaqualityunderpeakloads．WaterSei到目前为止，沸石在水处理领域已有一定程度的应Teehnol，1998．37(9)：235用。但由于不同污水的来源各不相同，成分也相对复杂，(14]朱丹．生物沸石污水脱氮效果探讨[J]．贵州环保科技，实际操作条件的限制等不同因素的影响，使沸石应用于水2004，(4)：42—44[15]张兰泉，崔金贵，肖举强．沸石复合吸附剂除磷性能研究处理暂时多数处于实验研发阶段，大面积地实际应用工程CJ3．兰州铁道学院学报，1999，18(2)：116—119暂时较少。应加强沸石有效活化、再生方法；沸石与其他技术相结合的有效污水处理方法；沸石水处理方面应用深作者简介：蒋凌炜(1986一)，女，江西乐平人，大学本科，毕业于层机理分析等方面的研究。使沸石在水处理方面的应用北京工商大学，现在北京京煤集团有限责任公司工作。得以产业化。且我国沸石资源相对丰富，总储量居世界前列。江西省内沸石资源也相对丰富。若大面积地采用存收稿日期：2011-09—08编辑：胡中祺量较丰富的沸石取代昂贵少量的其它水处理材料用于水处理领域，适应现阶段中国水处理需求。·83·