天然沸石是一種含水的具有架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物,其中帶有可交換的堿或堿土金屬離子,有優(yōu)良的選擇交換性。 近年來,天然沸石在水處理中的應用越來越多。各種含沸石的濾料盡管名稱不一,但都是以沸石為原料制成的。現(xiàn)在沸石濾料已有取代氧化鋁、骨炭甚至活性炭和羥基磷灰石的趨勢。河北圍場縣盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)沸石,開采和應用已有幾十年的歷史,且沸石產(chǎn)品遠銷國內(nèi)外。特別在近幾年,國內(nèi)用天然沸石處理高氟水取得了重要成果,在國內(nèi)外外多個地區(qū)的高氟水治理中發(fā)揮了重要作用。
經(jīng)多次試驗證明,天然沸石如不經(jīng)過處理直接用于飲用水除氟效果不好,必須先經(jīng)活化處理才能使用。采用不同方法對沸石進行活化處理,考察在不同酸堿濃度下活化沸石的處理效果,并進行了不同溫度下的煅燒試驗。將沸石用不同濃度的氫氧化鈉、硫酸浸泡一定時間后用硫酸鋁溶液做改性劑再處理一段時間,干燥后取5g沸石,放入100mL含氟25mg/L的水中,攪拌后放置24h,測試水中的含氟量。
經(jīng)酸堿處理后,沸石都能有效除氟,而未經(jīng)處理的沸石基本沒有除氟作用;酸處理的沸石沒有堿處理的沸石除氟效果好。究其原因,是因為用酸處理時溶掉了大部分沸石中的游離氧化鋁,而沸石中的鋁含量決定了沸石交換能力的大小,造成了交換能力的降低。因此,沸石做除氟濾料時不宜用酸做活化劑。而不同濃度的堿處理效果差別不大, 實際工作中采用2%NaOH做活化劑,改性劑采用硫酸鋁。
原料中沸石含量越高,吸附量越大。工作中應盡量選擇質(zhì)量好的沸石做除氟原料。而沸石含量50%以下的沸石巖不適合做除氟濾料原料。
我國有很多地區(qū)飲用水氟含量超標,特別是在些人群居住偏遠的農(nóng)村和居住相對分散的牧區(qū)家庭,至今還在飲用高氟水。雖然黨和政府采取了很多措施解決這一問題,但受到客觀條件的限制,解決這一問題仍有很大困難。有些地方雖可以找到合格水源,但由于居住分散,無法實現(xiàn)集中供水。另外,新興的膜處理技術(shù)要求前處理相當嚴格,也限制了這一技術(shù)的應用。 因此,盡快尋找一種適合農(nóng)牧區(qū)需要的小型除氟裝置和濾料顯得非常重要。近年來,內(nèi)蒙古自治區(qū)東烏旗水利局引入沸石過濾技術(shù),使用天然沸石作為濾料來進行家庭高氟水處理,解決了近萬口農(nóng)牧民的飲用高氟水問題,深受人民群眾的好評。用天然沸石除氟水質(zhì)能否得到保證,這是人們普遍關(guān)心的問題。為此有關(guān)疾控部門對除氟裝置出水進行了長期質(zhì)量跟蹤監(jiān)測,證明出水符合國家飲用水標準,可以放心飲用。
經(jīng)過多年實踐檢驗,天然沸石經(jīng)處理后作為除氟材料是完全可行的。只要注意操作要求,選擇合適的除氟裝置,完全可以滿足家庭飲用水要求。而且使用者可以自己完成整個操作過程,不需動力和特殊管理,低碳環(huán)保,不浪費水資源。適合在農(nóng)牧區(qū)推廣使用,也可以在較大型水處理廠使用。另外,沸石濾料制作簡單, 可以使用30年以上,只要定期再生即可,無毒害作用。在制作濾料時,要盡可能選擇質(zhì)量好的沸石,低含量沸石影響除氟使用時間。最好選擇陽離子交換容量在140mmol/100g以上的沸石。沸石再生時間受到原水質(zhì)的制約。原水質(zhì)各項指標較差的水再生時間可能縮短,尤其是較渾濁的水更影響使用周期。應該采取事先經(jīng)紗布過濾的方式除去懸浮物使沸石充分發(fā)揮作用。另外,季節(jié)溫度和是否豐水期也影響沸石再生周期。