隨著世界工業(yè)的持續(xù)發(fā)展,尤其是人口眾多的發(fā)展中國(guó)家的工業(yè)化水平的提高,工業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,這個(gè)問(wèn)題在我國(guó)近幾年的發(fā)展中尤為突出。因此不同行業(yè)的專(zhuān)家對(duì)預(yù)防和治理環(huán)境污染從不同的角度提出了不同的方法。工業(yè)礦物在這方面的有效作用似更應(yīng)引起人們的注意和開(kāi)發(fā)利用。一些工業(yè)礦物由于其自身特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及物理化學(xué)性能,從而產(chǎn)生有效的環(huán)境保護(hù)性能。在幾種具有環(huán)境保護(hù)作用的工業(yè)礦物中,沸石獨(dú)占整頭。Zeolite是一種架狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物,因此其內(nèi)部具有許多孔穴和通道。在一定的物理化學(xué)條件下,不同種類(lèi)的沸石內(nèi)部孔徑大小有差異,一般直徑約為0.3-1.1nm,分子或離子小于這個(gè)直徑的物質(zhì)能被其吸附或通過(guò)這些孔穴,而大于這些孔穴的物質(zhì)則被排斥在外。這就是工業(yè)界所稱(chēng)的分子篩作用。

沸石的這種結(jié)構(gòu)就決定了其所具有的特殊物理化學(xué)性能。如離子交換性,吸附分離性也稱(chēng)選擇性吸附和催化性等。尤其特殊的是具有容納性,即溫度升高時(shí),沸石孔穴變大而容進(jìn)其他物質(zhì)分子當(dāng)冷卻降溫時(shí),它的空間變小,從而使被容納的物質(zhì)分子被截留,這些被截留的物質(zhì)組份以較高的密度被保存住,直至進(jìn)行熱處理。天然沸石正是以這些特有的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能而起到有效的環(huán)境保護(hù)作用。目前,沸石在環(huán)境保護(hù)中的主要用途有:

(1)方沸石對(duì)離子直徑<0.266nm的Cu,Cr,Cd等有較高的陽(yáng)離子交換容量。據(jù)報(bào)道,日本在金屬加工的后處理如電鍍廠工程中用方沸石對(duì)廢液中的這些有害金屬進(jìn)行處理。另外,根據(jù)不同種類(lèi)沸石對(duì)不同種類(lèi)金屬的交換作用,國(guó)外一些礦山企業(yè)利用沸石對(duì)礦山廢水中的重金屬進(jìn)行選擇性提出。

(2)絲光沸石對(duì)SO2,H2s,Co2,nh3的吸附值最高可達(dá)120mg/g,平均也達(dá)30mg/g左右,斜發(fā)沸石對(duì)SO2,H2s,co2,H2o的吸附量平均為50mg/g左右。美國(guó)在利用沸石的這種性能方面有很高程度的技術(shù)水平,并取得了有效的結(jié)果。美國(guó)的有限公司利用沸石清除天然氣中的有害氣體。該公司采用壓力轉(zhuǎn)換吸附工藝能從天然氣中提出達(dá)30%的co2,H2s和H2o。該公司還研制了一種菱沸石吸附柱來(lái)除去有機(jī)物造氣中的上述有害氣體。這既開(kāi)辟了新的能源,同時(shí)保護(hù)了環(huán)境,并減輕了氣體對(duì)設(shè)備的酸性腐蝕。美國(guó)為了解決發(fā)電廠排放進(jìn)大氣中的s,用斜發(fā)沸石和絲光沸石的制成品來(lái)清除煙氣中的so2。歐洲一些國(guó)家在酸廠用斜發(fā)沸石對(duì)so2氣體進(jìn)行分離吸附。這種應(yīng)用使當(dāng)?shù)氐乃嵊甑玫搅溯^好的治理,空氣質(zhì)量大為好轉(zhuǎn),降雨也變得清沽。

(3)?幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家在處理核廢料方面也利用了沸石。美國(guó)的核發(fā)電廠用斜發(fā)沸石制成的吸附柱,可以使核污染的廢水中的94%的放射性艷得到提出。憊大利、英國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)也都開(kāi)發(fā)出了類(lèi)似美國(guó)的方法。盡管工藝各有不同,但共同的是他們都采用了斜發(fā)沸石作為提出材料,用沸石作原料處理核廢料收到了價(jià)廉質(zhì)高的雙重效果。因?yàn)榉惺然瘜W(xué)交換法所用的樹(shù)脂要便宜,而且沸石吸附核廢料后的抗退化作用強(qiáng)。在中國(guó)業(yè)已進(jìn)人開(kāi)發(fā)利用核能的時(shí)代,有關(guān)專(zhuān)家應(yīng)盡早提出這方面的應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)工藝方法。

(4)美國(guó)、德國(guó)、意大利和日本等一些國(guó)家對(duì)洗滌劑中的三聚磷酸鈉含量有嚴(yán)格的限制。這是因?yàn)檫@種化合物對(duì)所流經(jīng)的河流的生物有很大的影響而破壞水質(zhì)。這些國(guó)家經(jīng)過(guò)試驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)沸石可以作為這種化合物的替代原料。這就是4a型沸石和a型沸石與x型沸石的結(jié)合物。這主要是利用沸石的離子交換性和吸附性。a型沸石可除去ca離子,x型沸石可除去mg離子,從而產(chǎn)生理想的洗滌效果。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),這些國(guó)家在90年代初期為此而利用的沸石量可達(dá)200多萬(wàn)噸。這種明顯的環(huán)境保護(hù)作用和巨大的經(jīng)濟(jì)利益表明了沸石礦物的潛在價(jià)值。

(5)沸石在除去水中氛元素的作用。據(jù)衛(wèi)生部門(mén)的調(diào)查,中國(guó)很多地區(qū)的飲用水中含有超量的氛元素,稱(chēng)為高氛水。因此降氛改水就成為這些地區(qū)關(guān)系民生的一件大事。日本等國(guó)早已研制出了利用沸石降低水中氛的工藝方法。他們將斜發(fā)沸石進(jìn)行酸處理,然后讓含氟水通過(guò)平面上互相連通的晶格間通道,其中的氛元素就在沸石的孔穴中被容留提出。這種方法不會(huì)對(duì)水質(zhì)帶來(lái)二次污染,而且材料成本低廉。

(6)沸石在改善能源結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用。美國(guó)利用菱沸石和斜發(fā)沸石從太陽(yáng)的輻射中吸收和釋放熱能,從而節(jié)約了產(chǎn)生污染的熱能。在陽(yáng)光照射下沸石脫水,夜間沸石會(huì)重新吸水。這樣每磅沸石會(huì)產(chǎn)生數(shù)十千卡的熱量變化。俄羅斯在吸房溫室中利用沸石儲(chǔ)存熱能方面也有了廣泛應(yīng)用。美國(guó)的沸石動(dòng)力公司利用沸石制成太陽(yáng)能致冷設(shè)備。這種設(shè)備在低壓下使沸石吸附致冷氣體壓力升高時(shí)致冷氣體釋放出來(lái)。據(jù)認(rèn)為,斜發(fā)沸石和菱沸石用于太陽(yáng)能致冷最有效。

(7)沸石在處理印染工業(yè)廢水中的作用。天然沸石具有吸附酸性和堿性染料的性能。日本利用斜發(fā)沸石制成的染色污水處理設(shè)備可對(duì)不同的染料進(jìn)行選擇性吸附使污水的脫色能力大為提高。

天然沸石還可作為農(nóng)藥的載體,使農(nóng)藥對(duì)空氣和水的污染降低和變緩。這是因?yàn)榉惺梢晕d殺蟲(chóng)用的金屬毒性成分,使其級(jí)慢釋放。這樣一能充分發(fā)揮藥效,二能阻止農(nóng)藥快速揮發(fā)到空氣和流失到地面水中。另外,沸石在催化荊生產(chǎn)和石油化工中都具有對(duì)有害物質(zhì)的吸附提出能力。天然沸石在清潔水塘雜質(zhì)方面也得到了應(yīng)用。

總之,天然佛石在環(huán)境保護(hù)行業(yè)中的作用有著巨大的潛力,值得礦業(yè)界和有關(guān)行業(yè)專(zhuān)家大力開(kāi)展應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)。