【摘要】介紹了沸石的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和特性，并著重論述了近幾年沸石在微污染水源水、生活污水、工業(yè)廢水處理等方面應(yīng)用研究所取得的成果和進(jìn)展。
　　【關(guān)鍵詞】沸石；水處理；吸附
　　【中圖分類號】X703【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1003-2673(2011)01－76－
　　天然沸石是1756年瑞典礦物學(xué)家A.F.Cronsted首先發(fā)現(xiàn)的，它具有熱穩(wěn)定性、耐酸性、耐輻射性，以及成本低、儲量大的特點(diǎn)[1]。我國沸石礦產(chǎn)資源豐富，沸石的種類很多，如方沸石Na[Si2AlO5·]H2O、菱沸石(Ca、Na)[Si2AlO3·]6H2O、交沸石(K2Ba)[Al2Si5O12·]H2O等，大約有40種。在水處理中應(yīng)用最多的是斜發(fā)沸石，這種沸石甚至在顆粒很小時在電解質(zhì)溶液中機(jī)械性能也很穩(wěn)定[2]。
　　本文對沸石的吸附性能和離子交換性能及其在水處理中的應(yīng)用研究作一詳細(xì)介紹。
　　1.沸石的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)
　　沸石是一族含水鋁硅酸鹽礦物，沸石硅氧四面體通過橋氧連接，可形成多環(huán)結(jié)構(gòu)，并在三維空間上形成形狀規(guī)則的環(huán)狀空穴，能夠吸附和截留不同大小的分子，因此又叫分子篩。沸石的主要成分是：Na2O、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3、4SiO2、24H2O……在水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的主要是斜發(fā)沸石、絲光沸石、菱沸石等。
　　2.沸石的物理化學(xué)特性
　　2.1選擇吸附性和高效吸附性
　　沸石的孔徑分布均勻，且大多在10 nm以下，與一般物質(zhì)的分子大小相當(dāng)，因而具有分子篩的選擇吸附性。在沸石的構(gòu)架中，陰離子晶格上的負(fù)電荷與平衡陽離子的正電荷中心在空間上是不重疊的，因此沸石內(nèi)部具有較大的靜電吸引力。正是由于這種靜電力的關(guān)系，使得沸石對極性、不飽和及易極化分子具有優(yōu)先的選擇吸附作用。分子篩對分子的極性大小具有選擇作用，極性越大越容易被極化的物質(zhì)，就越容易被吸附。沸石具有高效吸附性，特別是對水、氨、硫化氫、二氧化碳等分子具有很強(qiáng)的親合力[3]。
　　2.2離子交換能力
　　由于沸石結(jié)晶骨架中的陽離子與骨架的維系力較弱，因此沸石具有很好的離子交換能力。沸石對于各陽離子典型的選擇交換順序如下：Cs+>Rb+>K+>NH4+>Sr2+>Na+>Ca2+>Fe3+>Al3+>Mg2+>Li+[4]。沸石的離子交換一般是在水溶液中進(jìn)行的。常見的天然沸石,斜發(fā)沸石和絲光沸石等都具有很高的陽離子交換容量。斜發(fā)沸石的理論交換容量為0.213 mol/100 g，絲光沸石的理論交換容量為0.223 mol/100 g。通過離子交換，改進(jìn)了沸石的吸附和催化性能，從而得到了更廣泛的應(yīng)用[3]。
　　3.沸石在微污染水處理中的應(yīng)用
　　沸石具有良好的離子選擇交換性能，特別是對氨離子，而氨氮是給水處理中重點(diǎn)去除的對象之一。沸石還是一種極性吸附劑，可以吸附極性有機(jī)物，同時沸石對細(xì)菌還有富集作用，是一種理想的生物載體[4]。
　　利用生物沸石反應(yīng)器處理微污染原水，經(jīng)長期運(yùn)行測試，生物沸石反應(yīng)器對氨氮、NO2-N、Mn、有機(jī)物、色度、濁度平均去除率分別為93%、90%、95%、32%、77%、72%。通過對比實(shí)驗(yàn)表明，沸石具有和生物活性炭、生物陶粒一樣的性能，并在去除氨氮方面表現(xiàn)出更優(yōu)越的性能，為微污染水源水的凈化提供了一種新材料和途徑[4]。
　　3.1硬水的軟化
　　利用天然沸石可以作硬水軟化的預(yù)處理。如某廠家利用獨(dú)石口天然沸石進(jìn)行軟化水的試驗(yàn),取得良好效果[5]。若天然沸石改型后，其沸石的交換能力達(dá)280~340 mol/m3。作為離子交換劑可用于硬水的軟化處理。改型后的沸石對鈣鎂離子的交換能力有明顯提高，使水質(zhì)達(dá)到或超過一般工業(yè)生產(chǎn)和取暖鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)[3]。
　　3.2降低氟含量
　　氟是人體必需的微量元素之一，飲用水適宜的氟質(zhì)量濃度為0.5~1.0 mg/L。飲用水中氟的含量過高容易使兒童患氟斑病和氟骨癥[4]。我國高氟地區(qū)水的氟含量嚴(yán)重超標(biāo)，高氟水嚴(yán)重危害了人們的身體健康。劉文質(zhì)[5]等人應(yīng)用20~40目斜發(fā)沸石制作了除氟吸附過濾器，在氟病區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，處理后不僅含氟量降低了，而且濁度、鐵、汞、總硬度都得到了一定程度的改善，如表1。