改性斜发沸石在水处理中的应用

斜发沸石作用斜发沸石是一种常见的矿物石，具有很高的吸附性能和催化活性，广泛应用于环境治理、化学工业和生物医药等领域。

本文将从斜发沸石的定义、结构特点、吸附和催化作用等方面进行探讨。

一、斜发沸石的定义和结构特点斜发沸石，化学式为(Na2, K2, Ca) Al2Si6O16·6H2O，是一种属于沸石矿物家族的矿石。

其特点是晶体结构中存在大量的微孔和通道，使其具有较大的比表面积和孔隙体积。

它的晶体结构是由硅氧四面体和铝氧六面体交替组成的三维骨架，通过交联的氧原子形成稳定的晶体结构。

二、斜发沸石的吸附作用斜发沸石由于其高比表面积和丰富的微孔结构，具有优异的吸附性能。

它可以吸附水分子、有机物、金属离子等物质。

在环境治理领域，斜发沸石被广泛应用于水处理、空气净化和废气处理等方面。

它可以有效去除水中的重金属离子、有机污染物和微生物等。

在工业生产中，斜发沸石可以用于吸附和分离有机化合物、催化剂的回收利用等。

三、斜发沸石的催化作用斜发沸石不仅具有吸附作用，还具有很高的催化活性。

它可以作为固体催化剂，参与化学反应的催化过程。

斜发沸石的催化作用主要体现在以下几个方面：1. 酸性催化作用：斜发沸石具有一定的酸性，可以催化酸催化反应。

例如，在石油化工中，斜发沸石可以用于催化裂化和异构化反应，将原油中的长链烷烃转化为短链烷烃和芳烃。

2. 碱性催化作用：斜发沸石中的钠、钾等阳离子具有一定的碱性，可以催化碱催化反应。

例如，在生物柴油的生产中，斜发沸石可以用于催化酯交换反应，将甘油与脂肪酸酯转化为生物柴油。

3. 氧化还原催化作用：斜发沸石中的铝和硅具有一定的氧化还原性质，可以催化氧化还原反应。

例如，在汽车尾气净化催化剂中，斜发沸石可以用于催化还原氮氧化物和氧化一氧化碳等有害气体。

四、斜发沸石的应用基于斜发沸石的吸附和催化作用，它在环境治理、化学工业和生物医药等领域有着广泛的应用。

1. 环境治理：斜发沸石可以用于水处理、废气处理和土壤修复等方面。

地下水中钙镁离子检测与去除研究本实验以检测和去除地下水中的钙镁离子为目的，采用斜发沸石选择性吸附去除地下水中的钙镁离子，通过EDTA标准溶液滴定用量计算水中钙和镁的质量浓度，其中钙离子去除率达到89.4%，镁离子去除率达到87.6%。

标签：钙镁离子；地下水；吸附；检测；斜发沸石1 概述北方某城市地下水以及电厂的循环冷却水硬度高，Ca2+、Mg2+超标严重，而且冷却水在循环利用过程中，Ca2+、Mg2+不断积聚，对热交换器管道的堵塞危险不断增加。

因此，水中的硬度离子检测与去除课题的研究具有很深远的意义，最后降低它们的硬度为我们带来经济和环境利益[1]。

2 实验原料与仪器模拟水样是用1000mg/L的氯化钙溶液和1000mg/L的氯化镁溶液混合而成的。

斜发沸石选用粒径在4mm左右的天然斜发沸石，用自来水清洗除去泥土等杂质，再经干燥、破碎、筛分制取不同粒径的沸石颗粒备用。

实验中用的主要试剂有分析纯氯化铵、氯化钠、盐酸、氢氧化钠、钙指示剂、铬黑T、pH10的NH3-NH4Cl缓冲液、10%盐酸羟胺、20%三乙醇胺、2%硫化钠溶液、锌标准溶液、36.4mmol/L的EDTA标准液[2]。

主要仪器：50mL酸式滴定管，万用电阻炉，THZ-C型水浴恒温振荡器，101-1型指针式电热鼓风恒温干燥箱，AY220型电子天平，DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器，PHS-3C型精密pH计，20目、40目、120目、200目的分样筛，250mL锥形瓶，5mL、10mL、1mL移液管，100mL、500mL烧杯，100mL、250mL、500mL、1000mL容量瓶，100mL、500mL量筒。

3 实验与数据处理方法3.1 实验原理水的总硬度的测定：在pH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液中，以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液滴定溶液中的钙镁离子，铬黑T和EDTA都能和钙镁离子形成配合物，其配合物稳定性顺序为：[CaY]2->[MgY]2->[MgIn]2->[CaIn]2-，加入铬黑T后，部分Mg2+与铬黑T形成配合物使溶液呈酒红色。

水中苯酚的祛除方法
对于微污染含酚水处理，活性炭吸附有一定效果，但活性炭价格较高，再生费用昂贵，且每次再生损耗高达5%～15%。

沸石(浙江缙云斜发沸石、甘肃白银块型斜发沸石)是一种天然廉价的多孔矿物质，表面粗糙、比表面积大，吸附性能较强，改性后沸石吸附苯酚的效果确定了合适的改性方法，在具体的pH 值条件下，沸石能够对低浓度的含酚水有良好的吸附效果。

沸石的基本结构为［(Si,Al)O4］四面体通过角顶联结而成的架状多孔晶体结构，中心为原子的四面体部分因静电平衡带有阳离子，具有离子交换功能。

沸石晶格内部有大量的孔穴通道，使得沸石比表面积巨大，孔穴中阳离子的存在使其具有静电吸引力，因此沸石具有优良的吸附性能。

由于静电力的作用，沸石对极性、易极化分子有较强的吸附作用，是一种极性吸附剂。

沸石对有机物的吸附能力决定于有机物分子的极性、大小，极性分子较非极性分子易被吸附；直径越大，进入沸石孔穴的机会就越小。

通过无机盐改性剂改变沸石晶体结构中阳离子使静电场加强，对于含极性基团(-OH)的物质苯酚，沸石对其吸附
作用会增大。

在水中由于存在其他物质或离子，在吸附时就会有竞争现象，由pH值对沸石吸附苯酚效果的影响可知，该吸附过程与苯酚的存在形态有关，pH值较高时去除率很低，可能是OH-和C6H6O-存在竞争吸附。

沸石经氯化钠改性后，在
酸性条件下对苯酚有较好的去除效果，可用于微污染含酚水处理，吸附苯酚后的沸石可用碱液再生，该方法操作简单，原料丰富，有较好的实际应用价值。

改性沸石的改性方法及应用改性沸石包括范围很广，从经简单的离子交换处理直到结构完全崩塌而得到的产品都属改性沸石范围。

天然沸石经过改性，可以明显提高其孔隙率及表面活性，提高吸附性能、离子交换性能及交换容量等，从而提高其使用价值。

1、利用离子交换原理改性沸石的离子交换性能在无氧和有氧的情况下进行，适用范围较广，所以这种改性方法应用广泛。

用酸和碱分别改性沸石，从电镜分析中看出，经过改性的沸石表面明显伸展开，表面积增大，酸浸沸石呈木絮状，从而使其吸附能力大大增强。

这说明经离子交换后，可提高其离子交换能力。

研究了去除有盐存在下的废水中的氨氮，用1%NaCl的溶液改性，然后在30℃干燥24h，发现这种改性沸石对氨氮有较高的去除率并能快速达到平衡，溶液中若存在Ca2+，Mg2+则有助于氨氮的去除，若存在K＋则阻止了氨氮的去除。

使用天然沸石处理核废水中的碘化物效果并不明显，但用NH4+，Na+，Pb2+，Ag+，Cd2+，Hg+，Hg2+，Tl+等溶液对沸石进行改性，结果表明其中Ag+，Pb2+，Tl+改性的沸石对I-的吸附较好。

工业废水中的重金属离子对环境污染极大，沸石本身格架结构特征和配位键的不平衡决定了沸石能作为阳离子交换剂使用。

将改性沸石用于处理采油废水中的COD的研究，经不同的活化方法得到的改性沸石对COD 的吸附能力为：盐酸活化的氢型沸石>氢氧化钠活化的钠化沸石>加热活化的沸石>未活化的沸石，对此可解释为由半径较小的H+的置换了半径较大的阳离子，拓宽了孔洞，表面积明显增加，裸露的酸中心明显增多，极大提高了吸附能力，结果是去除率达75％左右，成本仅为药剂价格的1/10。

将一定量的天然沸石加入浓度为50%的MgCl2和AlCl3混合液中，制得除磷材料，该材料对磷酸氢二钾的处理效果最佳其次是磷酸二氢钾，焦磷酸盐。

其除磷效果要优于于常用的除磷剂硫酸铝和聚铝，因此值得推广和应用。

由此可见，为了平衡负电荷而进入沸石晶体中的金属离子（一般为Na+，K+），可被其他离子置换，这样对沸石的结构影响很小，但对沸石的离子交换和吸附性能影响很大，而且其交换的离子相对来说是比较无害的Na+，Ca2+，K+，因此，沸石是处理工业废水中的一种理想原料。

黧盟甄、天然沸石在水处理中的应用研究姚文华秦云(保山学院生化系，云南保山678000)f}商要】沸石是一种具有优异的吸附、离子交换雎能的硅铝酸盐矿物，在环境治理中有广泛的应用前景。

本文对天然沸石的结构，近几年采国内外应用天然沸石女隰环境废水的应用进行了论述。

l关键闭天然沸石；硅铝酸盐；废水处鲤；应用沸石是1756年由瑞典矿物学家根据某些硅酸盐矿物在硼砂熔珠试验中的行为引入的名称(寓意“沸腾的石头”)。

1997年，国际矿物学协会新矿物及矿物命名委员会沸石专业委员会将沸石矿物定义为一类结晶物质，其结构以四面体连接形成的格架为特征，四面体由4个氧原子围绕—个阳离子组成，这种格架含有以通道和空笼形式存在的空腔，空腔中通常由水fFT-删的格架外阳离子占据，通道的尺寸足够大到可允许客体分确甬过。

水污染的治理历来受到人们的关注，过去工业废水的§b理一般用活性炭作吸附剂，但由于活性炭造价高，再生复杂且费用昂贵，使污染处理在经济上难以承受。

寻找和开发f$粥氏廉的环保技术一直是人们研究和开发的重点。

由于天然沸石具有孔隙度高、比表面积大，离子交换性、吸附性、催化性、耐酸性、耐热性、耐辐射性等优点，因此其在水污染的治理中发挥了很大的作用并取得了许多新的研究成果。

1天然沸石的一般结构和特性沸石的化学组成十分复杂，因种类不同有很大差异。

一般化学式为：A m Bq02cl nH20，结构式为舢阳盼IO咖幅i O矧nH20，其中A为Ca、K、N a等阳离子；B为A I和S i；q为阳离子电价；m为阳离子数；13为水分子数：x为A|原子数；Y为Si原子数：y／x通常在1—5之间；仅+”是单位晶胞中四面体的个数。

沸石晶体结构的基本单位是硅．(铝)氧四面体，硅氡四面体通过桥氧连接，在平面上显示为多种封闭环状结构，有四元环、五元环、六元环、八元环、十二环、十八环等，在三维空间上可形成多种形状的规则多面体，构成沸石的孔穴或笼。

沸石在水处理方面的7大应用1、软化硬水利用天然沸石可以作软化硬水的预处理。

如某厂家利用独石口天然沸石进行软化水的试验，取得良好效果。

若天然沸石改型后，作为离子交换剂可用于硬水的软化处理。

改型后的沸石对钙镁离子的交换能力有明显提高，使水质达到或超过一般工业生产和取暖锅炉用水标准。

沸石的交换能力达280～340mol/m3。

2、降低氟含量我国高氟地区水的氟含量严重超标，高氟严重危害了人们的身体健康。

应用20～40目斜发沸石制作了除氟吸附过滤器，在氟病区进行试验，处理后不仅含氟量降低了，而且浊度、铁、汞、总硬度都得到了一定程度的改善，如表1。

表1原水的各项含量与经除氟吸附过滤器处理后的各项含量经处理后，含氟量符合国家规定的饮用水标准(F≤1mg/l)。

同时，估算处理费用为每立方米≤0.5元。

3、除去和回收水中的重金属离子通常将比重在5以上的金属称为重金属。

冶炼厂、有色金属矿山等化学工业部门所排放的含重金属阳离子的废水造成环境污染，对人体产生极大危害。

试验表明，丝光沸石和斜发沸石对于消除重金属离子的效果较佳。

特别是用碱处理过的沸石，其吸附量可以得到大大提高。

用0.05mol/LHCI可浓缩回收吸附的重金属离子，用NaOH溶液可使沸石再生。

当pH值大于4时，经沸石处理的污水即可消除污染。

在除砷方面，已取得出了较好的效果。

有人对不同产地的斜发沸石进行了研究，发现对砷具有较大吸附力的是格鲁吉亚共和国捷格维和捷扎米产的斜发沸石，吸砷量为0.21～0.22mg/g。

4、消除水中的放射性物质利用沸石的离子交换性能可消除水中的放射性137Cs和90Sr，而且交换了137Cs的沸石可原封不动地作为放射源使用，斜发沸石和丝光沸石就有极好的交换能力。

为了不使放射性物质扩散污染，通过熔化沸石，可使放射性离子长久固定在沸石晶格内，因为熔化沸石的小片溶解作用进行是极慢的，失去1%的放射性物质需要500年。

国外试验证明：当含低放射性废液通水容量比值达到5000，它对137Cs仍有99%的除去能力。

改性沸石的制备及去除废水中氨氮的研究
摘要
本文通过改性沸石的制备实验，研究了其在去除废水中氨氮方面的应用。

实验结果表明，经过改性处理的沸石具有很好的去除废水中氨氮的性能，表现出较高的吸附效率和良好的重复使用性。

该研究有望为废水处理领域提供一种有效、经济的氨氮去除方法。

引言
废水中的氨氮是一种常见的污染物，对水体环境造成了严重的危害。

因此，开发高效、经济的氨氮去除方法至关重要。

改性沸石因其较大比表面积和丰富的孔结构而被广泛用于吸附废水中的有机物和无机物。

本文旨在探讨改性沸石在去除废水中氨氮方面的应用。

实验方法
1.实验材料准备：
–沸石原料
–改性试剂（如盐酸、聚乙二醇等）
–实验废水（含氨氮）
2.沸石的改性：
–将沸石与适量的改性试剂混合反应，经过一定处理后得到改性沸石。

3.氨氮吸附实验：
–将改性沸石与实验废水中的氨氮进行接触反应，记录吸附后的氨氮浓度，并计算吸附率。

4.实验数据处理：
–对实验数据进行统计和分析，得出改性沸石在去除废水中氨氮方面的性能指标。

实验结果与讨论
经过实验研究，我们发现改性沸石具有良好的去除废水中氨氮的性能。

在实验条件下，改性沸石对废水中的氨氮有较高的吸附率，且对重复使用的稳定性较好。

这说明改性沸石在废水处理领域有很大的应用潜力。

结论
通过本文的研究，我们验证了改性沸石在废水中氨氮去除中的有效性。

改性沸石具有良好的去除性能和稳定性，在废水处理中具有广阔的应用前景。

未来的研究可以进一步探讨改性沸石的制备方法、吸附机理等方面，以实现更好的废水处理效果。

第30卷第5期非金属矿Vol.30No.52007年9月Non-Metallic Mines Sep,2007水体中氨氮和磷含量过多，引起水的富营养化,使浮游植物大量生长、水质恶化、生态系统改变、环境污染加剧。

沸石是表面极性强的多孔性含水铝硅酸盐晶体的总称，是一种天然廉价的多孔物质，其比表面积大，表面粗糙，截污能力强。

研究表明，沸石对氨氮有较高的离子交换和吸附能力[1]，但这些作用只是将水相中氨氮等浓缩在沸石中，却不能从根本上去除，饱和的沸石还需进行专门的再生[2]。

沸石的微孔结构适于微生物生长繁殖，对微生物无毒害，对细菌有富集作用。

本项目根据沸石的多孔性质，利用吸附和生物载体及微生物的双重作用，处理富营养化池塘水，研究已取得了良好的效果。

1实验部分1.1实验材料天然沸石：产自广东河源，将浅黄色的天然沸石样品研磨至30目左右备用。

XRD 分析表明，该沸石含有少量石英，主要为斜发沸石。

将30目的待用沸石进行BET 分析，其比表面积为23.85m 2/g 。

沸石的主要化学组成（%）：SiO 2，66.46；K 2O ，2.71；Al 2O 3，11.80；Fe 2O 3，1.16；CaO 2，5.8；Na 2O ，0.80。

人造沸石：来自天津市大茂化学试剂厂，由陶土、硅砂和碳酸钠等混合熔融而成，为白色无定性碎颗粒。

将此沸石筛选得到3目然后待用；经B T 分析，其比表面积为3。

灼烧沸石：将天然沸石在400~450℃下灼烧，冷却后待用；经BET 分析，其比表面积为27.4m 2/g 。

1.2实验试剂、仪器及检测方法试剂：碘化钾、碘化汞、四水合酒石酸钾钠、氢氧化钠、硫酸、钼酸铵、酒石酸锑氧钾、抗坏血酸、硫酸银、过硫酸钾、试亚铁灵、硫酸亚铁铵、重铬酸钾、硫酸汞等，均为市售分析纯级化学品；氯化铵、磷酸二氢钾，为优级纯。

主要仪器：722S 型分光光度计，上海棱光技术有限公司；手提式灭菌消毒器，上海申安医疗器械厂；SHZ-82恒温振荡器，金坛市富华仪器有限公司；FA2004型电子天平，上海良平仪器仪表有限公司。

沸石在水处理中的应用随着我国国民经济的迅速增长和城市人口的膨胀，生活污水和工业废水大量排放，水污染现象变得越来越严重。

如何在水处理中有效地利用新型环境友好材料已是当今环境领域的重要研究课题。

天然沸石是一种含水框架结构的多孔硅铝酸盐矿物质，独特的晶体结构使其具有选择性离子交换性能、选择性吸附性能、耐酸性能以及催化性能等特性，同时具有较大的比表面积，在污水的有机物去除，去除氨氮，重金属离子去除，去除氟和磷以及微污染水源水的预处理过程中有着较好的应用前景，特别是把沸石作为滤料，能够把天然沸石的吸附性、离子交换性能与滤池的过滤、吸附和生物代谢功能有机结合起来，更好地去除污水中的NH3N，有机物、SS和色度等。

把沸石应用到水处理中，在使用和处理过程中不会对环境造成二次污染，是一种环境友好材料。

以沸石作为水处理滤料，有望研究开发出经济、高效的新型水处理技术与工艺，对解决我国日益严峻的水环境污染及水资源短缺问题，具有重要的现实意义。

1、沸石在水处理中的研究进展1.1去除氨氮从天然沸石的微观结构可以看出，沸石内部具有很多大小均匀的空穴和通道，它们彼此相连，并与外界相通，在一定的物理化学条件下，具有固定的直径，小于这个直径的物质能被其吸附，同时氨氮为极性分子，其分子小于沸石孔道的直径，因此沸石对氨有很强的吸附能力。

沸石对氨氮的去除，还与沸石具有较强的离子交换性能有关，这主要是由于水中的NH4+离子极易同沸石晶格中结合不紧的K、Na、Ca等碱金属或碱土金属离子发生交换反应，能够有效地去除水中的NH4+离子。

沸石对氨氮具有较大的吸附容量，在平衡浓度相当高的情况下，每克沸石具有吸附15.5g氨氮的极限吸附潜力，其吸附容量约是粘土的23倍。

天然沸石不但能很好地去除水中氨离子，而且沸石具有很好的重复使用和再生性能，经过18次重复使用和再生，其氨交换容量仅降低了4%。

目前的研究表明沸石对水中氨氮的去除与沸石的粒径大小、水流流速、温度、初始氨浓度和pH等因素密切相关，而水中有机物对氨氮去除的影响也很大。