沸石简介:
沸石属于碱土金属铝硅酸盐矿物质,灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为“沸石”,沸石主要形成于低温热液阶段,常见于喷出岩气孔中,也见于热液矿床和近代温泉沉积中。沸石可以借水的渗滤作
用,以进行阳离子的交换,其成分中的钠、钙离子可与水溶液中的钾、镁等离子交换,工业上用以软化硬水。沸石的晶体结构是由硅(铝)氧四面体连成三维的格架,格架中有各种大小不同的空穴和
通道,具有很大的开放性。碱金属或碱土金属离子和水分子均分布在空穴和通道中,与格架的联系较弱。不同的离子交换对沸石结构影响很小,但使沸石的性质发生变化。晶格中存在的大小不同空腔
,可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。工业上常将其作为分子筛,以净化或分离混合成分的物质,如气体分离、石油净化、处理工业污染等。
沸石特点:沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能,因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂,也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。沸石还具有“营养”价值。在饲料
中添加5%的沸石粉,能使禽畜生长加快,体壮肉鲜,产蛋率高。由于沸石的多孔性硅酸盐性质,小孔中存有一定量的空气,常被用于防暴沸。在加热时,小孔内的空气逸出,起到了气化核的作用,小
气泡很容易在其边角上形成。
沸石在水处理中的应用
沸石是一种较为廉价的多孔矿物材料,工业上广泛用作催化剂、吸附剂、离子交换剂和废水处理剂等。
1.去除有机污染物:有机污染物是一类主要污染物,沸石对有机污染物的吸附能力主要取决于有机物分子的极性和大小,极性分子较非极性分子更易被沸石滤料吸附,随着分子直径的增大,被吸附进入孔穴的机会逐渐减小。如OH、CO、NH2、C6H5等有机分子,都能被沸石强烈吸附,一些常见的无机污染物,如酚类、苯胺、苯醌、氨基酸等,多有极性,分子直径始终,可被沸石滤料吸附而去除。
2.除氨氮:去除氨氮是利用沸石滤料对阳离子的选择性交换和再生特性。斜发沸石对阳离子交换顺序为:Cs+>Rb+>K+>NH4+>Pb2+>Ag+>Ba2+>Na+>Sr2+>Ca2+>LI+>Cd2+>Cu2+>Zn2+,在上述各种阳离子共存的溶液中,除Cs+、Rb+、K+外,优先吸附的是NH4+;用斜发沸石滤料进行离子交换,处理后水中氨氮去除率可达到95%以上。
3.降低氟含量:我国高氟水分布广泛,对人体危害甚大,目前降氟方法很多,但均存在一些弊端,活化沸石作为一种新型降氟材料正越来越受到人们的关注。沸石除氟有很多优点:可对含氟量不同的原水有效的除氟,处理后水质澄清、透明,含氟量达到 饮用水标准;并且处理成本低、装置简单、易再生。
4.去除重金属离子:因为沸石具有很大的离子交换能力和软化硬水的功能,所以沸石具有综合治理污染水源的功能,能同时去除水中的Fe3+、Ni2+、Co2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子。
5.作污水滤料。
沸石用于高氟水除氟
沸石滤料可用于高氟水除氟,效果好、害作用、操作简单、成本低。
高氟水在我国分布十分广泛,据卫生部调查,全国约有7700万人饮用含氟量超过1.0mg/l的水,其中500万人的饮水中含氟量超过5.0mg/l。长期饮用高氟水轻者可导致氟斑牙,严重者可导致骨骼变形、疼痛、关节硬化、筋腱钙化、行走困难。尤其是西北、东北等部分地区及农村地区,近年来氟中毒回潮现象比较严重。
针对这些情况,我们研究了天然沸石经过酸改性后在不同温度下进行焙烧后处理含氟水的处理实验情况,150度下焙烧的沸石,它的吸附率达到了98.07%,而当焙烧温度为450度时,它的吸附率达98.89%,试验简单、操作方便,为处理含高氟水提供了简单可行的方法。
试验采用0.5-1mm高品位斜发沸石颗粒,采用3%浓度的NAOH溶液以1:1体积比浸泡,用水冲洗干净后,采用1%的硫酸铝钾溶液1:1体积比浸泡活化,然后用马弗炉在150度温度下进行脱水干燥后将稳定调整到450度焙烧制成专用于除氟专用沸石滤料,经试验,该改性沸石、活化沸石除氟效率达98%以上,是一种无害的处理方法。
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