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天然沸石在水處理中的應(yīng)用|沸石的水處理作用

天然沸石在水處理中的應(yīng)用|沸石的水處理作用

一、天然沸石脫氮

含氮廢水的處理對于防止水體富營養(yǎng)化尤為重要。目前，實現(xiàn)工業(yè)廢水的脫氮方法主要有生化方法、物理化學(xué)方法、沸石吸附方法和離子交換方法等。沸石骨架中存在某些空穴和孔隙，這決定了它們具有吸附和離子交換作用。沸石除去氨氮的機(jī)理是非離子氨的吸附和離子氨的離子交換。通常認(rèn)為非離子氨的吸附是主要的，因為氨是極性分子，并且沸石的表面帶負(fù)電，因此其對氨具有較強(qiáng)吸附作用。

研究了天然沸石對氨氮廢水吸附特性的實驗，結(jié)果表明， 沸石吸附氨氮過程的適pH為7-8；沸石對氨氮吸附容量與比表面積和總孔體積的大小有較大影響并且呈正相關(guān)關(guān)系；沸石的投加量越大，其去除氨氮的效率越高；而沸石對氨氮的吸附容量隨著沸石投加量的改變則與之相反。

二、天然沸石除磷

研究人員通過研究沸石的除磷性能實驗表明，沸石具有吸附劑的功能且能夠除磷，即使 pH 值較廣時，沸石也可有效去除廢水中的磷，當(dāng)沸石投加量、原水磷的濃度、磷的各種存在形態(tài)有所變化時，磷去除率也隨之改變。而部分研究人員研究了天然沸石除磷的影響因素實驗，結(jié)果表明，沸石對磷的去除率隨著沸石用量和接觸時間的增加而增加，達(dá)到峰值后再投加沸石和增加接觸時間，去除率逐漸下降。

三、天然沸石除有機(jī)污染物

由于工業(yè)的迅猛發(fā)展，例如有機(jī)工業(yè)、精細(xì)化工和高分子工業(yè)的迅速發(fā)展，使得水中有機(jī)污染物更加復(fù)雜和繁多。天然沸石能夠去除廢水中的有機(jī)污染物是因為其吸附能力主要由有機(jī)物分子的極性和大小所決定。其中沸石更容易吸附極性分子和較小分子直徑的；此外，如果有機(jī)物分子含有極性基團(tuán)或可極化基團(tuán)， 其可以強(qiáng)烈地吸附在沸石的表面上并因此被去除。通過實驗利用活性炭、沸石來去除飲用水中的有機(jī)污染物，結(jié)果表明，沸石可以代替一些活性炭作為吸附劑，沸石深度處理飲用水的能力部分甚至優(yōu)于活性炭。

沸石是一種天然無機(jī)礦物，其良好的環(huán)保特性被廣泛應(yīng)用各大領(lǐng)域中，農(nóng)業(yè)就是其重要組成部分。沸石可以提高植物的自然防御能力，以對抗真菌和寄生i蟲。此外，它可以直接用于土壤中，以改善其化學(xué)和物理條件。

沸石是多孔結(jié)晶硅酸鹽，由沉積的熔巖沉積物形成的，具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生特定的分子孔。此外，沸石具有很強(qiáng)的吸附能力和離子交換能力，其結(jié)構(gòu)由相互連接的空腔組成，這些空腔被大金屬陽離子（帶正電的離子）和水分子占據(jù)。換句話說，它們具有三維四面體結(jié)構(gòu)，其中每個氧原子由兩個四面體共享。如果所有的四面體都含有硅，則結(jié)構(gòu)將是中性的；用硅代替鋁會造成電荷不平衡，并且需要在結(jié)構(gòu)的大腔中存在其他金屬離子。在天然沸石中，這些金屬離子通常是一價或二價離子，例如鈉、鉀、鎂、鈣和鋇。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，沸石的化學(xué)和物理特性轉(zhuǎn)化為將各種元素“捕獲”在其空腔中并將其逐漸釋放到土壤中的能力。

蜂窩沸石蕞早被瑞典的礦物學(xué)家發(fā)現(xiàn)后，人們對于這個可以沸騰的特殊石頭從未停止過研究。目前僅國內(nèi)的蜂窩沸石品種已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了四十多類，世界上總計可達(dá)到了五十多類蜂窩沸石。蜂窩沸石是一個蜂窩沸石家族的統(tǒng)稱，因為品種實在是太多了。我們平時用肉眼觀察到的蜂窩沸石礦床的顏色有灰白、淺綠、肉紅色等等。手感上拿著蜂窩沸石塊相比其他石頭顯得略輕，這是由于蜂窩沸石內(nèi)部存在著大量細(xì)微密致的多孔道，這類似于蜂窩狀的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的。這些孔道中存在的大量的離子，非?；顫?，所以蜂窩沸石具有較好的吸附性。

沸石轉(zhuǎn)輪遇轉(zhuǎn)輪吸附的影響因素

沸石轉(zhuǎn)輪遇轉(zhuǎn)輪吸附的影響因素

一、濃縮比

低濃縮比雖然可以保證高去除效率，但增加再生風(fēng)量的同時也增加了脫附能耗，而且濃縮氣體的濃度亦隨著脫附風(fēng)量的增加而降低。工程應(yīng)用上，濃縮比應(yīng)兼顧效率與能耗，對于高濃度廢氣，可選擇低濃縮比以確保去除率;而對于低濃度廢氣，適當(dāng)選擇高濃縮比有利于系統(tǒng)整體能效比提高。

二、轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速

吸附與脫附在轉(zhuǎn)輪運(yùn)行周期中是同步進(jìn)行的，兩者互為影響并共同決定轉(zhuǎn)輪的去除效率，而轉(zhuǎn)速的大小意味著吸附和脫附時間長短。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)速時，相應(yīng)的運(yùn)行周期變長，其脫附區(qū)的再生充分，但是其相對吸附能力隨著轉(zhuǎn)速的減小而減小。而當(dāng)轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速時，只有脫附區(qū)前段少部分能被加熱到再生溫度。因此，轉(zhuǎn)速本質(zhì)上是吸附和脫附時間的控制，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪去除率。實際應(yīng)用時，因受多因素影響，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速為配合其他參數(shù)變化可控制在一區(qū)間值。

三、再生風(fēng)溫度

吸附劑的解析再生存在一個特征溫度(清洗溫度)，高于該溫度可以獲得更快的解析速率同時消耗更小的脫附風(fēng)量。

四、進(jìn)氣濕度

實際工程中，有機(jī)廢氣一般都含有水分，部分相對濕度甚至達(dá)到80%。而水分可能與污染物形成吸附競爭，占據(jù)轉(zhuǎn)輪吸附空間而降低污染物去除效率，因此抗?jié)裥允呛饬课叫阅艿闹匾笜?biāo)之一。

五、進(jìn)氣流速

在一定條件下，沸石轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速與進(jìn)氣流速成正比，當(dāng)進(jìn)氣流速提高時，轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)的提高，如果轉(zhuǎn)速未根據(jù)流速進(jìn)行相應(yīng)的提高，運(yùn)行值低于轉(zhuǎn)速其相對吸附能力λ隨著轉(zhuǎn)速n的減小而減小，在溫度分布曲線上表現(xiàn)為吸附區(qū)的曲線下降明顯，反映了吸附率的降低。因此對于高濃度有機(jī)廢氣，控制低進(jìn)氣流速是十分必要的，或可相應(yīng)的提高轉(zhuǎn)速。