斜發(fā)沸石(Clinoptilolite)是指沸石族中含水的鈉、鉀、鈣的鋁硅酸鹽礦物,晶體多為透明板狀。
斜發(fā)沸石化學(xué)性質(zhì)
斜發(fā)沸石的化學(xué)式為Na6(Al6Si30O72)·24H2O,單斜晶系,通常含有 K,?Ca,Mg,其中Na,K >> Ca,Mg.?a =7.41?,b=17.89?,c=15.85?。?β=91°21′。對稱型2/m,晶體呈片狀或板狀,集合體呈放射狀、毛發(fā)狀,不規(guī)則粒狀及細(xì)脈狀等。白色或無色,玻璃光澤,解理平行顏色為白色、淡黃色。玻璃光澤。硬度4?5,相對密度2.16。
熱重分析:連續(xù);14%。差熱分析:吸熱125?300℃;放熱大于1000°C。
熱穩(wěn)定性僅次于絲光沸石。加熱到650℃持續(xù)12h結(jié)構(gòu)不變。?加熱至800℃持續(xù)2h結(jié)構(gòu)破壞成無定形物質(zhì)。
耐酸性能:用3. 6md/L HC1溶液在溫度100℃下處理4h晶體結(jié)構(gòu)受到部分破壞。
耐堿性能:用5%NaOH溶液在溫度下處理4h其結(jié)構(gòu)受到部分破壞。用15%的NaOH溶液在同樣條件下處理4h其結(jié)構(gòu)完全破壞。
折射率Ns = 1.479, Nm = 1.479, Np = 1.476,二軸晶負(fù)光性。
斜發(fā)沸石的離子交換性能突出,其陽離子交換順序?yàn)镃s+ >Rb+ >NH4+ >K+ >Na+ >Li+ ; Ba2+ >Sr2+ >Ca2+>Mg2+。陽離子吸附容量為 218mmol/100g。
產(chǎn)于火山巖氣孔中,也可以是火山碎屑、火山熔巖的蝕變產(chǎn)物。斜發(fā)沸石加熱脫水后無變形,結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,是很好的天然分子篩材料。
斜發(fā)沸石的分布
我國沸石資源十分豐富,除浙江縉云外,全國很多省、市、自治區(qū)均發(fā)現(xiàn)有斜發(fā)沸石礦床。斜發(fā)沸石作為一種多功能、高效、廉價的廢水處理材料,改性工藝簡便易行,對環(huán)境無毒副作用,具有熱穩(wěn)定性良好、吸附平衡時間短、離子殘留量低、對酸度適應(yīng)范圍較寬,可循環(huán)使用等特性,特別適用于很多低濃度廢水的處理,因而越來越受到環(huán)境工作者的普遍關(guān)注,已成為廢水處理新方法研究的主要方向之一,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
斜發(fā)沸石成因
天然斜發(fā)沸石具有合適的孔道直徑和開放的骨架結(jié)構(gòu)。若其結(jié)構(gòu)中部分Si被 Al取代后,過剩的負(fù)電荷一般由堿金屬或堿土金屬離子所補(bǔ)償,而這些陽離子和硅鋁格架結(jié)合相當(dāng)弱,具有很大的流動性,可以參加離子交換反應(yīng),而不破壞礦物的晶體結(jié)構(gòu)。因此,一般的無機(jī)陽離子在其孔道中都可得到比較充分的交換和水合。
斜發(fā)沸石工業(yè)應(yīng)用
斜發(fā)沸石是沸石礦物中的一種,也是最豐富的一種。它的晶體為透明板狀,也可因含雜質(zhì)而成褐色、紅色。斜發(fā)沸石是含水的堿金屬鋁硅酸鹽,它脫水后可具有分子篩的功能,可以從空氣中有選擇地提取氮并使氧富集。斜發(fā)沸石還可作為離子交換劑,用于處理核廢料,它還是造紙工業(yè)中的填充劑和膨脹劑。
斜發(fā)沸石相關(guān)研究
世界水污染日趨嚴(yán)重,污水處理及水資源保護(hù)問題已受到世界各國的普遍重視。
我國也高度重視水污染防治工作,在“十一五”規(guī)劃中將主要污染物排放總量減少列為約束性指標(biāo)。尋找高效、價廉的廢水處理材料已成為水污染防治研究工作中的熱點(diǎn)問題之一。
因此,具有特殊的骨架結(jié)構(gòu)的天然斜發(fā)沸石,作為一種廉價的非金屬礦物資源受到世界各國越來越廣泛的關(guān)注,并以其優(yōu)異的吸附性和選擇離子交換性被廣泛應(yīng)用于對各種廢水的處理,取得了明顯的成效。
斜發(fā)沸石對有機(jī)污染物的吸附能力主要取決于有機(jī)物分子的大小和極性,因此一些分子直徑適中且含有極性基團(tuán)的有機(jī)污染物易被吸附。斜發(fā)沸石的吸附容量或交換能力達(dá)到飽和后,可以通過簡單的物理或化學(xué)方法使其有效再生,從而達(dá)到循環(huán)利用的目的
天然沸石是鋁硅酸鹽類礦物,外觀呈白色或磚紅色,屬弱酸性陽離子交換劑,經(jīng)人工導(dǎo)入活性組分,使其具有新的離子交換或吸附能力,吸附容量也相應(yīng)增大。主要用于中小型鍋爐用水的軟化處理,以除去水中的鈣、鎂離子,從而減少鍋爐內(nèi)水垢的生成,減輕水測金屬的腐蝕,延長鍋爐的使用壽命。在廢水處理中,可用于除去水中的磷和鉛以及六價鉻。失效后的沸石可用于濃鹽水逆流再生后重復(fù)使用。
天然斜發(fā)沸石理化性能指標(biāo):
比重 g/cm3 | 2.0 ~ 2.6 | 含泥量 % | ≤1.0 |
容重 g/cm3 | 1.6 | 水分 % | ≤1.5 |
磨損率 % | ≤1.0 | 鈉離子交換
能力 g/cm |
≥800 |
???沸石濾料的化學(xué)成份及礦物類型:
SiO2 | TiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | FeO | MgO | CaO | MnO | NaO | K2O |
68.60 | 0.10 | 12.43 | 1.21 | 0.13 | 0.81 | 2.57 | 0.06 | 1.08 | 2.83 |
LOS | P2O5 | SiO2/Al2O3 | 沸石含量(%) | 原巖種類 | 沸石類型 |
10.0 | 0.01 | 9.33 | 50~70 | 凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r | 斜發(fā)沸石 |
該圖所示為除氨氮及氟離子效果最好的沸石濾料,日本研究人員發(fā)現(xiàn)它可以去除一些放射性物質(zhì),除去效果可達(dá)87%以上!該沸石濾料將成為水處理行業(yè)中的新型過濾材料,可以預(yù)見它在以后的水處理行業(yè)中將起到重要的作用。
由于沸石具有比表面積大,吸附性能好,離子交換能力強(qiáng)等特點(diǎn);對無機(jī)物離子交換劑的去除有著良好的作用,在水中還可以與各種重金屬陽離子進(jìn)行交換以降低水質(zhì)的硬度,另對水中的氨氮氟離子也有很好的去除效果,是水處理行業(yè)理想中的新型過濾材料,失效后的沸石還可用濃鹽水逆流再生后重復(fù)使用。
采用沸石和砂濾料作為BAF濾料處理紡織廢水。細(xì)胞計數(shù)結(jié)果表明、沸石濾料上生長的亞硝化單胞菌和硝化菌的數(shù)量分別為3.0×108和2.2×109 CFU/mL.而砂濾料上生長的數(shù)量分別是4.5×108和6.5×108 CFU/mL.從硝化菌的數(shù)量來上看,沸石濾料上更適宜微生物的硝化作用,另外從對有機(jī)物和TKN的去除來看、以沸石為濾料的BAF的效果要好于以砂為濾料的BAF。采用沸石作為濾料的BAF可使紡織廢水的COD去除率達(dá)86%~92%、BOD去除率達(dá)99%,色度去除率在77%-79%,這是由于自然沸石濾料的比表面積大于砂濾料,宜于微生物的附著,且沸石濾料的離子交換能力強(qiáng),能夠吸附水中的NH4+,而適宜環(huán)境的硝化菌的大量生長,使NH4+轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。
粒徑可根據(jù)需要制作,水流流態(tài)好、過濾周期長、反沖洗容易進(jìn)行、截污能力強(qiáng)。