沸石又名分子篩，自1756年，瑞典礦物學家CronstedA．F．首先發現井命名為沸石以來，天然沸石已廣泛用于各種生產領域中脫色、脫臭、氣體分離、離子交換。而天然沸石舍有多種雜質和水分，使孔遭阻塞，吸附性能受到限制，應用于除氟方面需進行活化處理。我們用經過優選活化后的沸石，過濾吸附存在于飲用水中的過量氟，使其含量降為1.0mg/L，達到飲用水標準。本文對天然沸石活化及含氟水處理的機理加以探討研究。

1、飲用水除氟的必要

氟是電負性最高的元素，是一種相當活潑的非金屬元素。當有氟離子大量存在時，有毒性作用。高氟水質大多受到形及氣侯、自然界物理化學作用，與人類生產活動等因素密切相關，我國東北平源西部、內蒙平原，華北平原及黃河中下游屬高氟區。長期飲用氟古量超過1.5mg/L的水，氟斑牙病發病率高達80%左右；長期飲用氟含量高于6.0mg/L水的兒童，無一例外地患上丁永久性的氟斑牙病癥，并患骨骼中毒癥，即氟癥。世界衛生組織制定出各國飲水水質氟含量標稚，我國最大允許含量1.0mg/L。

2、選用是然沸石并經過活化后脫除飲水中的氟

天鼾沸石除氟能力因受地質演變影響孔道阻塞，吸附性能受到影響。對天然沸石的活化，目的是對詿酸鹽的網架結構進行調整，并打通阻塞的孔遭。可采取的措施有：

(1)?用NaOH溶液對結構遣行調整；

(2)?用CaCI2對沸石中負一價離子進行交換，使之改型，增大孔道；

(3)通過高溫熔燒，降去孔道中阻塞物。進行必要的清洗，進一步達到去除不必要雜質和提高活性的效果。有數據表明，NaOH溶液水浴加熱對提高除氟容量效果較好；CaCI2溶液浸泡對減輕濾料損耗和提高陸氟容量也有一定效果；高溫溶燒對減少出水濁度效果最為明顯。在天然沸石活化過程及除氟工作中，我們通過大量的實驗，考察了一系列參數，如粒徑對沸石除氟溶量的影響；吸附時間對沸石除氟容量的影響；水樣的pH值對沸石除氟容量的影響；不同濃度CaCI2溶液對沸石除氟霧量的影響；熔燒溫度和時間對沸石除氟容量的影響等，從而得出了天然沸石活化的最佳條件：

(1)6.0mol/dm3NaOH溶液中水浴2h；

(2)5%CaCI2溶液浸泡2h；

(3)在箱式爐中于700℃溫度下熔燒2h；

(4)5%AI2(sO4)3·18H2O溶液中浸泡24h。

至于活化后的沸石用于飲用水除氟中以上四個步驟的先后次序選擇，通過對含氟水處理，優選出了最佳方案步驟依次為(3)、(2)、(1)、(4)。

3、天然沸石的優越性及除氟機理

含氟水的處理方法很多，選擇處理方法要根據水質情況和被處理的水要達到標準。用天然沸石除氟易操作、價格便宜、無害、原材料易得，便于推廣。天然沸石的物理性質和應用于水污染控制中兩個重要性能如下：

3.1吸附和分離

天然沸石孔道中的水分子經過烘烤后部分脫水或全部脫水，但不會破壞結構骨架，從而形成一個內表面很大的空穴，可吸附并存大量的分子。并且沸石晶體內部的空穴和孔道大小均勻固定，只有直徑較小的分子才能進入沸石孔道被吸附，而尺寸較大的分子則不能進入孔道，即沸石具有選擇性和篩分能力。而硅膠、活性炭等由于孔徑變化較大，大小部分均可進入，無選擇性吸附。天然沸石具有高吸收性能，特別是對水、氯硫化氧、二氧化碳等分子具有掘強的親和力。

3.2離子交換性能

天然沸石具有良好的離子交換性能，利用它可調節晶體場內的電場、表面酸性，從而可改變沸石的性質，調節沸石的吸附和催化性能。沸石與某種金屬鹽的水溶液接觸，溶液的金屬陽離子可以進沸石中，而沸石中陽離子被交換下來進入溶液中，這種離子交換過程可用下面通式表示：

A+z-+B+=B+z-+A+

式中，z-為沸石的陰離子骨架；B+為水溶液金屬陽離子。離子交換性能和陽離子選擇性為天然沸石最主要的典型交換性。斜發沸石的交換陽離子為：Na-，Ca2+，K+。

由以上分析可得出：

(1)活化過程的作用是提高沸石活性，促進吸附容量提高A14(SO4)3，浸泡處理是沸石關鍵的一步，其作用為吸附性質；

(2)在除氟過程中A13+與絡合能力強的F-結合，取代了Al3+結合能力弱的sO42-離子的增加由此可以看出，除氟過程，以吸附和離子交換為主。