沸石在環(huán)境材料其他方面的應(yīng)用

沸石在濾料上的應(yīng)用
天然沸石表面粗糙,比表面積大,吸附能力強(qiáng),密度小,屬于天然輕質(zhì)濾料可用來(lái)去除懸浮物、藻類等,降低出水濁度。我國(guó)大同曾采用沸石生物濾池處理城市污水處理廠的出水,使之達(dá)到回用的目的。法國(guó)的 Sular濾池裝有三層濾料,最上一層是密度為1.2g/cm3、粒徑為2.5~3.5mm的沸石。不過(guò),天然沸石作為濾料,其破碎磨損率較大,使用前需經(jīng)過(guò)一定預(yù)處理以提高其強(qiáng)度。

沸石作為紅外輻射材料
天然沸石改性后的氫型絲光沸石是一種性能優(yōu)異的高硅型分子篩紅外輻射材料,具有紅外輻射特征,對(duì)食品、糧食的烘烤具有明顯效果。國(guó)內(nèi)有用于餅干、面包等的烘烤,節(jié)電15%以上。這種新型輻射材料以天然沸石為主要原料,成本低、節(jié)能明顯、壽命長(zhǎng)、烘烤效果好、無(wú)污染。近幾年來(lái)美國(guó)利用斜發(fā)沸石從太陽(yáng)輻射中吸收和釋放熱能,既用作空調(diào),又用于水加熱。取得成功后,一些國(guó)家認(rèn)為這是天然沸石具有遠(yuǎn)景意義的利用領(lǐng)域。加拿大發(fā)明了一種儲(chǔ)存太陽(yáng)能的新辦法,用來(lái)為房間供熱,還采用了一種裝滿沸石的容器。這種取暖辦法是利用沸石容易吸熱在與濕潤(rùn)空氣接觸時(shí)又可以放出熱量的原理作納米Tio2光催化劑載體近幾十年來(lái)的研究表明,采用納米TiO2光催化降解有機(jī)物,具有無(wú)毒、快速、礦化徹底、操作成本低、催化劑價(jià)廉、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景廣闊。目前,人們已經(jīng)嘗試了用多孔硅膠、陶瓷、玻璃纖維、不銹鋼及活性炭、人造沸石等作為負(fù)載納米TiO2的載體,克服了用懸浮相光催化氧化法存在的催化劑易失活、凝聚和難分離的缺點(diǎn)。由于沸石具有均一的孔道,獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì),使其作為光催化納米TiO2的載體成為可能。方送生等以甲基橙的光催化降解為反應(yīng)模型,對(duì)TiO2改性天然沸石(沸石/TiO2)的光催化性能及影響因素進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,沸石/iO2經(jīng)200℃處理后具有最大的光催化活性,其對(duì)甲基橙的光催化降解率與等量的用同樣方法合成的經(jīng)450℃處理的TiO2純樣相當(dāng),其TiO2含量?jī)H為純樣的1/10左右,并且容易回收重復(fù)利用。

沸石在其他方面上的應(yīng)用
聚磷酸鈉(STPP)對(duì)水系的磷污染問(wèn)題已引起很多國(guó)家通過(guò)立法限制含磷洗滌劑的生產(chǎn)。4A孔徑的A型沸石及低Si/Al比、孔徑為8A的Ⅹ型沸石,對(duì)水中Ca2+、Mg2+、Fc2+等有很強(qiáng)的交換能力,可以提高洗滌劑中表面活性劑的清潔效果,而且對(duì)活性劑的吸附性比STPP強(qiáng)5倍,比氨基乙酸鹽強(qiáng)3倍,同時(shí)對(duì)洗滌廢液中的染料、油、低溶解度鹽有很強(qiáng)的吸附和沉淀作用,加之價(jià)格比STPP便宜,因此人們現(xiàn)在或直接用沸石取代或?qū)⒎惺c少量STPP、NTA、硅酸鈉、蘇打灰制成粒度為4~6pm的復(fù)合助劑取代STPP,合成無(wú)磷、低磷洗滌劑造紙廢水對(duì)環(huán)境的污染相當(dāng)嚴(yán)重且治理難度極大。

用沸石替代滑石作為增強(qiáng)填料在某造紙廠進(jìn)行放大試驗(yàn)。

結(jié)果表明,紙張的性能指標(biāo)沒(méi)有降低,而所排廢水COD濃度卻有所下降。這可能與沸石能強(qiáng)烈吸附、螯合制漿、漂白、抄紙過(guò)程中各種漂白劑、染色劑、纖維中的金屬離子所致。Sain等研究表明,沸石負(fù)載多胺磷酸等化學(xué)品后,在制漿過(guò)程中具有螯合金屬和穩(wěn)定過(guò)氧化物的能力,通過(guò)降低COD和堿耗量減弱排放廢水對(duì)環(huán)境的影響。

天然沸石是當(dāng)今世界重要的新興非金屬礦產(chǎn)。目前國(guó)際上對(duì)天然沸石的開(kāi)發(fā)研究和生產(chǎn)相當(dāng)活躍。我國(guó)天然沸石資源十分豐富,已探明礦點(diǎn)400處,總儲(chǔ)量達(dá)40億噸,年總生產(chǎn)能力800萬(wàn)噸,儲(chǔ)量在世界名列前茅。我國(guó)的天然沸石產(chǎn)量雖大,但產(chǎn)品科技含量低、利潤(rùn)少,其中作為初級(jí)產(chǎn)品水泥的混合材料就占沸石產(chǎn)量的80%,其余部分用于紙張和其他輕工產(chǎn)品的填料。相比之下,美國(guó)和日本的發(fā)
達(dá)國(guó)家的天然沸石產(chǎn)品大多用來(lái)生產(chǎn)動(dòng)物食品添加劑、土壤改良劑、廢水處理劑和催化劑等高附加值產(chǎn)品,這比作為原料出售的經(jīng)濟(jì)效益要高十幾倍。因此,天然沸石的開(kāi)發(fā)利用應(yīng)充分發(fā)揮天然沸石所特有的物理化學(xué)性質(zhì),從較單一的水泥建材產(chǎn)品向環(huán)境保護(hù)、綠色產(chǎn)品研發(fā)方向發(fā)展,開(kāi)發(fā)髙性能和高附加值產(chǎn)品以擴(kuò)展天然沸石的應(yīng)用領(lǐng)域,提高經(jīng)濟(jì)效益。
天然沸石是一種天然無(wú)毒、無(wú)味且對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染的吸附劑。活化沸石用于處理微污染水、工業(yè)廢氣的回收、異味的去除、作為濾料等方面具有很多其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但是,沸石作為一種新型的水處理劑,目前在技術(shù)上還不太成熟,要廣泛應(yīng)用于實(shí)踐還需要開(kāi)展大量工作,應(yīng)該在以下方面做深入的研究。
①尋找經(jīng)濟(jì)有效的活化方法。傳統(tǒng)的使沸石再生的方法需消耗大量化學(xué)試劑成本較高。因此,如何再生是一門(mén)新的研究課題。將傳統(tǒng)的O/A生化處理與沸石結(jié)合使用,沸石通過(guò)污水中的微生物再生循環(huán)使用,而不必用化學(xué)試劑進(jìn)行處理。
②堅(jiān)持以科技為依托,以市場(chǎng)為導(dǎo)向,開(kāi)發(fā)出更多的沸石深加工產(chǎn)品,尤其是在沸石改性上投入更多的精力。
③尋找將沸石的吸附作用與其他技術(shù)相結(jié)合的處理污水的有效方法,例如半導(dǎo)體催化氧化法、超聲波降解和紫外光照射等手段,使其在處理污水時(shí)發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)并通過(guò)這些技術(shù)的綜合應(yīng)用將沸石吸附的有機(jī)物降解成無(wú)機(jī)物小分子,使飽和的沸石和失效的沸石再生。
④通過(guò)中試和生產(chǎn)性試驗(yàn),探討沸石處理各種水源的最佳工藝條件,確定有關(guān)的運(yùn)行參數(shù)。
采用沸石制備、加工各類非金屬材料、復(fù)合材料和添加劑,是沸石這一環(huán)境友好的天然材料的又一應(yīng)用方向天然沸石在我國(guó)礦產(chǎn)分布廣,儲(chǔ)藏量大,容易開(kāi)采,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工處理后即可使用,其價(jià)格遠(yuǎn)比合成沸石低。因而在農(nóng)業(yè)和環(huán)境污染治理等對(duì)沸石需要量大的領(lǐng)域,天然沸石更為實(shí)用。