天然沸石在环境污染治理中的应用进展

在简要介绍天然沸石性能的基础上,着重综述了国内外天然沸石在大气污染治理、水污染治理、除臭抗菌和饮用水降氟软化等方面的最新研究和应用进展,并对其应用前景进行了展望。     

天然沸石特性对含磷废水净化效果的影响

由于磷的存在导致水体产生富营养化等水质恶化的现象异常严峻,基于天然沸石处理含磷废水的实验方法,研究了沸石吸附废水溶液中磷素的净化过程,考察了天然沸石的粒径大小、用量、吸附净化时间、搅拌强度、pH值等因素对吸附作用的影响,分析确定了不同条件下沸石吸附磷素的理想条件.结果表明,随着沸石粒径减小,吸附剂的比表面积增大,吸附质的扩散速率也越大,对吸附越有利;随着沸石投加量的增加,废水中磷元素的去除率呈现出“增加-减少-增加”的演化趋势;天然沸石的吸附具有快速吸附,缓慢平衡的特点;最佳的搅拌强度是在150 r/min;在中性或者碱性条件下,沸石的去除率比较理想.     

CTMAB／SDS改性沸石对水中痕量邻苯二甲酸酯吸附机制

以季铵盐阳离子表面活性剂CTMAB及阴离子表面活性剂SDS对粉末状天然沸石进行复合改性，制备得到了CTMAB／SDS改性沸石。对改性沸石及天然沸石进行红外吸收光谱及XRD衍射表征，并研究了PAEs在天然沸石和CT-MAB／SDS改性沸石上的吸附机制。结果表明，阴阳离子表面活性剂没有对层状结构的键型造成较大的影响；PAEs在天然沸石和CTMAB／SDS改性沸石上的吸附更符合表面吸附一分配作用复合模型；PAEs的表面吸附和分配作用对吸附作用的贡献主要受吸附剂中有机质含量及吸附物质大小、极性及溶解度的影响。     

天然沸石处理富营养化水的生物基作用研究

采用实验室模拟封闭池塘水体的方法研究了天然沸石处理富营养化水的机理与方法，采用电镜等手段观察和研究了沸石生物膜的形态。结果表明，天然沸石是一种良好的生物基材料，具备生物膜功能的沸石对富营养化池塘水中的NH₃-N和COD能保持长效和稳定的去除作用，两者的去除率分别为85%～88%和64%～73%。对磷的去除以吸附为主，去除率可达27%，吸附饱和后沸石失去除磷效果。天然沸石的吸附、离子交换和生物作用，能形成一个完整和谐的吸收消化系统，使天然沸石始终处于吸附未饱和状态，是沸石去除NH₃-N和COD的重要机理。天然沸石来源广泛，价格不高，在富营养化池塘水净化中，具有效果持久、无二次污染和不影响水体景观的特点，在提高和改善水质的同时，对增强水生态系统的自净能力有利，是一种安全和纯生态的处理方法。     

天然和巯基改性沸石吸附水溶液中重金属Hg^2＋的特征研究

为了提高沸石对汞的吸附性，利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性，制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg^2＋浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg^2＋的影响，并进一步研究了吸附机理。结果表明，巯基改性沸石吸附Hg^2＋受pH值、温度的影响较小，吸附机制主要是沸石表面的硫与Hg^2＋的化学反应。而天然沸石对Hg^2＋的吸附主要是离子交换作用，受温度、pH值等的影响较大，随温度的升高吸附量下降。整个吸附过程以较快的速度进行。天然沸石在吸附时间为1h、巯基改性沸石在0．5h时基本达到吸附平衡。吸附条件试验和Langmuir等温吸附模型都表明，巯基改性沸石对Hg^2＋的吸附能力得到了很大的提高，吸附容量由8．06mg／g提高到19．88mg／g，提高了146．65％。     

沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究

通过实验研究了沸石改性条件及其对水中氨氮吸附去除的影响。结果表明，加热改性与无机酸改性不能显著提高沸石对氨氮的吸附量。利用NaOH改性的最佳浓度为1 mol/L，此条件下对氨氮吸附量可提高到650.68 mg/kg，为天然沸石的2.82倍。利用无机盐改性时，对氨氮吸附效果最好的是NaCl改性沸石，其次为KCl改性沸石与CaCl₂改性沸石。随着NaCl溶液浓度和改性时间的增加，改性沸石对氨氮的吸附量显著增加，可达天然沸石的3～4倍；在NaCl浓度为150 g/L与改性时间为18 h条件下，改性沸石对氨氮吸附量可达887.35 mg/kg，为天然沸石的3.84倍。     

天然和巯基改性沸石吸附水溶液中重金属Hg2+的特征研究

为了提高沸石对汞的吸附性，利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性，制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg²⁺浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg²⁺的影响，并进一步研究了吸附机理。结果表明，巯基改性沸石吸附Hg²⁺受pH值、温度的影响较小，吸附机制主要是沸石表面的硫与Hg²⁺的化学反应。而天然沸石对Hg²⁺的吸附主要是离子交换作用，受温度、pH值等的影响较大，随温度的升高吸附量下降。整个吸附过程以较快的速度进行。天然沸石在吸附时间为1 h、巯基改性沸石在0.5 h时基本达到吸附平衡。吸附条件试验和Langmuir等温吸附模型都表明，巯基改性沸石对Hg²⁺的吸附能力得到了很大的提高，吸附容量由8.06 mg/g 提高到19.88 mg/g，提高了146.65%。     

改性沸石吸附低浓度氨氮废水及其脱附的研究

采用氯化钠溶液对浙江某地天然沸石改性,以低浓度氨氮废水为处理对象,比较了天然沸石和改性沸石的吸附等温线、吸附动力学和动态吸附,并进行了改性沸石的动态脱附研究.结果表明,沸石的平衡吸附量随着平衡浓度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低浓度氨氮废水的行为,改性沸石比天然沸石具有更...     

改性沸石对土壤铅、锌赋存形态的影响简

通过室内土壤培养实验，研究改性沸石对污染土壤中Pb、Zn赋存形态的影响。结果表明，土壤中的Pb主要是以Fe-Mn氧化物结合态存在，土壤Zn主要以残渣态存在。添加天然沸石和改性沸石不同程度地降低土壤酸提取态Pb、Zn的含量，提高土壤残渣态Pb、Zn的含量。与CK处理相比，添加4种沸石导致土壤酸提取态Pb含量降低8.7%~40.3%，土壤酸提取态Zn含量降低10.5%~49.8%（培养1个月）。硝酸钾改性沸石比天然沸石更能显著地降低土壤酸提取态Pb、Zn的含量，而氢氧化钠改性沸石和硝酸钾改性沸石比天然沸石更能显著地降低土壤酸提取态的Zn含量。培养1、2和3月后，不同沸石处理导致土壤残渣态Zn比率分别比CK处理提高14.4%~23.5%、19.6%~23.7%和1.9%~11.1%。研究结果表明，天然沸石经过一定方法改性后，是固定污染土壤Pb、Zn的潜在改良剂。     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

改性沸石对土壤铅、锌赋存形态的影响

通过室内土壤培养实验，研究改性沸石对污染土壤中Pb、Zn赋存形态的影响。结果表明，土壤中的Pb主要是以Fe—Mn氧化物结合态存在，土壤zn主要以残渣态存在。添加天然沸石和改性沸石不同程度地降低土壤酸提取态Pb、zn的含量，提高土壤残渣态Pb、zn的含量。与CK处理相比，添加4种沸石导致土壤酸提取态Pb含量降低8．7％-40．3％，土壤酸提取态zn含量降低10．5％-49．8％（培养1个月）。硝酸钾改性沸石比天然沸石更能显著地降低土壤酸提取态Pb、zn的含量，而氢氧化钠改性沸石和硝酸钾改性沸石比天然沸石更能显著地降低土壤酸提取态的zn含量。培养1、2和3月后，不同沸石处理导致土壤残渣态zn比率分别比CK处理提高14．4％～23．5％、19．6％～23．7％和1．9％-11．1％。研究结果表明，天然沸石经过一定方法改性后，是固定污染土壤Pb、zn的潜在改良剂。     

改性海泡石在环境污染治理中的应用

改性海泡石是一种纤维状富镁粘土矿物，其独特的层状结构和巨大的比表面使其具有吸附性强、离子交换能力大的特点，且具有二次污染小、可重复使用的优点，因此在污染治理方面的应用较为广泛。从天然海泡石、改性海泡石的结构与性质的比较上，对改性海泡石在废水治理、气体净化、土壤修复等污染治理方面的研究进展进行了评述，并对其开发利用进行了分析和探讨。     

天然沸石同步去除水中氨氮和磷酸盐

通过静态吸附实验考察了浙江缙云产天然沸石对溶液中氨氮和磷酸盐的同步去除能力及机制,结果表明,天然沸石对溶液中氨氮的吸附过程较好地满足拟二级动力学模型、Langmuir和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型。天然沸石对磷酸盐的去除能力随溶液中初始氨氮浓度的增加而增加。当溶液pH由7.0增加到9.0时,天然沸石对氨氮的吸附能力随之增加,而当pH由9.0增加到10时,天然沸石对氨氮的吸附能力则下降。当溶液pH低于7.5时,天然沸石对溶液中的磷酸盐无去除能力,当溶液pH位于7.5～9.0时,天然沸石对磷酸盐的去除能力随pH的增加急剧增加,当溶液pH大于9.0时,天然沸石对磷酸盐的去除能力随pH的增加则呈下降趋势。天然沸石对溶液中氨氮和磷酸盐的同步去除过程是自发进行、吸热及熵增加的过程。天然沸石对溶液中氨氮的吸附机制为离子交换,对磷酸盐的去除机制则为化学沉淀作用。     

热改性斜发沸石对富营养化水体的脱氮除磷效果

氮、磷是导致水体富营养化且又较难去除的一类物质。实验采用模拟的方法研究了天然沸石和不同温度改性沸石的脱氮除磷效果。结果表明,天然沸石对氮、磷静态吸附去除率分别达71%和91%。随着改性温度的升高,350℃改性沸石振荡吸附氮、磷效果最好,较之天然沸石提高了18%,改性温度继续上升则呈下降趋势。不同沸石对氮、磷的吸附特征可用一级动力学方程进行描述,其中350℃改性沸石对氮、磷的吸附特征在不同的固液比情况下均符合一级动力学方程。     

氢氧化钠改性沸石对水中Cu~(2+)的吸附特性研究

利用氢氧化钠对天然沸石进行改性,将天然沸石和改性沸石用于吸附去除水中的Cu~(2+),分析了p H、温度、Cu~(2+)初始浓度、吸附时间对Cu~(2+)吸附性能的影响,并对吸附过程的吸附等温模型及吸附动力学进行研究。结果表明,改性沸石对Cu~(2+)的吸附性能明显优于天然沸石,当沸石投加量为10 g/L,Cu~(2+)为200 mg/L,p H为6.67,温度为50℃时,天然沸石和改性沸石对Cu~(2+)的吸附量分别为2.02、2.69 mg/g。Langmuir和Freundlich吸附等温模型均能较好地描述两种沸石对Cu~(2+)的吸附过程。天然沸石对Cu~(2+)的吸附行为更符合准一级动力学方程,而准二级动力学方程对改性沸石的吸附行为拟合度更好。两种沸石对Cu~(2+)的吸附均为非均相吸附,且内扩散过程不是唯一的速控步骤。     

天然沸石颗粒对NH4+动态吸附过程中的离子交换特性研究

采用天然斜发沸石颗粒,进行了沸石吸附水溶液中NH4+的动态吸附实验研究.实验结果表明,沸石颗粒粒径、沸石床高度、上升流速、进水氨氮浓度、进水水质等因素对沸石颗粒吸附NH4+有着明显的影响,在工程实践应用时,要根据动态吸附实验结果选择合适的设计及运行参数.离子交换机理研究表明,Na+首先被交换出来,随着反应进行,Ca2+...     

改性天然沸石去除水中氨氮的研究

分别采用NaCl、KCl和CaCl2对黑龙江省某市天然沸石进行改性，考察了pH值、氨氮初始浓度以及温度对改性沸石交换性能的影响，并对改性沸石的交换动力学进行了研究。结果表明，NaCl和KCl改性对沸石原矿交换容量有不同程度提高，而KCl改性后容量有所降低。pH、NH4初始浓度以及温度对交换性能有明显影响，pH6．0附近沸石交换容量最大；NH4初始浓度越高，反应速度越快，相同初始浓度下，钾型沸石交换速度较快，而沸石原矿交换速度最慢。采用Langmuir型离子交换等温线进行非线性回归的结果显示，低温有利于交换反应的进行。溶液中NH4^＋在改性沸石上的离子交换反应可采用Vermeulen模型描述，沸石原矿拟合相关系数较差。改性沸石多次再生后，其交换容量均有所降低。     

天然及CaCl2改性沸石对四环素的吸附

通过静态吸附实验研究了水中四环素在天然和CaCl2改性沸石上的吸附行为及机制。实验表明,天然沸石对四环素具有吸附能力,CaCl2改性可以提高沸石对四环素的吸附能力。天然和改性沸石对四环素的吸附符合拟二级动力学模型,颗粒内扩散不是吸附过程的主要控制步骤。Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述实验所用2种沸石对四环素的吸附行为,D-R等温方程拟合结果显示吸附过程包含离子交换作用。通过对天然和改性沸石吸附四环素前后溶液中主要阳离子浓度变化分析证实了该吸附过程包含离子交换作用。实验研究了pH值变化对沸石吸附四环素的影响,当pH=3～5时,天然和改性沸石对四环素的吸附量均随pH值的增加而急剧下降,而pH=5～10时,天然和改性沸石对四环素的吸附量变化均不明显,推测可能是离子交换作用和化学沉淀吸附作用所致。另外,实验还初步探索了溶液离子强度对沸石吸附四环素的影响情况,随着溶液中Na+和Ca2+离子强度的增加,吸附量先急剧降低随后趋向平稳,进一步说明了沸石对四环素的吸附过程不是由单一机制控制的。     

天然及CaCl_2改性沸石对四环素的吸附

通过静态吸附实验研究了水中四环素在天然和CaCl2改性沸石上的吸附行为及机制。实验表明,天然沸石对四环素具有吸附能力,CaCl2改性可以提高沸石对四环素的吸附能力。天然和改性沸石对四环素的吸附符合拟二级动力学模型,颗粒内扩散不是吸附过程的主要控制步骤。Freundlich和Dubinin-Radushkevich（D-R）等温吸附模型可以较好地描述实验所用2种沸石对四环素的吸附行为,D-R等温方程拟合结果显示吸附过程包含离子交换作用。通过对天然和改性沸石吸附四环素前后溶液中主要阳离子浓度变化分析证实了该吸附过程包含离子交换作用。实验研究了pH值变化对沸石吸附四环素的影响,当pH=3～5时,天然和改性沸石对四环素的吸附量均随pH值的增加而急剧下降,而pH=5～10时,天然和改性沸石对四环素的吸附量变化均不明显,推测可能是离子交换作用和化学沉淀吸附作用所致。另外,实验还初步探索了溶液离子强度对沸石吸附四环素的影响情况,随着溶液中Na＋和Ca2＋离子强度的增加,吸附量先急剧降低随后趋向平稳,进一步说明了沸石对四环素的吸附过程不是由单一机制控制的。     

沸石吸附及其固定化微生物间歇式活性污泥法同时硝化反硝化脱氮的研究

以2种粒径(＜0.25 mm和0.2～1.0 mm)的天然沸石为实验材料,进行沸石吸附NH4+实验以及吸附饱和后固定化微生物间歇式活性污泥法(SBR)同时硝化反硝化(SND)脱氮实验.结果表明,实验沸石对NH4+的吸附等温线符合Langmuir吸附模型,小粒径天然沸石吸附NH4+效率较高.将小粒径天然沸石投加到SBR反应器中,与平行实验的SBR反应器相比发现,天然沸石在再生的同时能够增强SBR反应器的脱氮效率.