天然沸石是用于吸附法的第一種材料，對其研究開始于18世紀50年代。目前發現的天然沸石總共有80多種，用于去除水中放射性核素的主要是菱沸石、絲光沸石和斜發沸石等，它們具有分布廣、成本低、對Sr2+和Cs+選擇性較好的特點，可用于大規模放射性廢水處理。在此主要介紹近些年沸石去除水中放射性鍶、銫的序批實驗研究及其工程應用實例。

不同產地的天然沸石種類和成分不同，與陽離子的交換特性也表現出較大的差別。對菱沸石（加拿大）、輝沸石（印度）和片沸石（印度）的吸附性能進行研究。菱沸石對Cs+的吸附速度最快，吸附能力最高，這與其高陽離子交換容量（2.381meq/g）和低Si/Al比（1.50）密切相關。菱沸石對Cs+的選擇性也最高，吸附選擇順序為Cs+>Na+>Li+>Sr2+>K+>Rb+。對取自斯洛伐克和希臘的兩種天然斜發沸石NH和MX進行了研究，斜發沸石結構中的陽離子（K+、Na+、Ca2+和Mg2+）能在10min內與溶液中的Cs+進行離子交換，20min后達到吸附平衡，NH沸石中發生交換的主要陽離子是K+，而MX沸石中進行交換的主要是Na+。

研究了塞爾維亞天然斜發沸石對Sr2+和Cs+的吸附行為，Cs+的吸附容量（49.26mg/g）高于Sr2+（6.69mg/g）；絡合劑（乙二胺四乙酸，EDTA）的存在不影響斜發沸石對Cs+的吸附，但是阻礙了其對Sr2+的吸附。對天然斜發沸石、菱沸石和絲光沸石在低放射性廢液（2.280×104Bq/L）中Cs+的去除進行研究，結果表明：3種沸石對Cs+的去除率和分配系數受K+的負面影響大于Na+，歸因于Cs+與K+的離子半徑更加接近；在相同條件下菱沸石對Cs+的分配系數最高；在K+存在時絲光沸石對Cs+的選擇性最強。將墨西哥的兩種斜發沸石（ZO與ZCh）用于對銫的序批實驗和固定床吸附研究。兩種沸石吸附Cs+在1h內達到了吸附平衡，pH適用范圍為3~9，實驗數據符合二級動力學模型和Langmuir-Freundlich模型。

在固定床連續系統中，結合床深服務時間（bed?depth-servicetime，BDST）模型對兩種沸石吸附Cs+的穿透曲線進行分析，ZO沸石比ZCh沸石對水中的Cs+具有更好的吸附行為。從土耳其不同沸石層中取樣5種天然沸石（Polatli、Bigadic、Saphane、Gediz和Gordes），研究其對低放射性廢液中4種主要放射性核素（90Sr、137Cs、60Co和110Ag）的吸附性能。結果表明5種天然沸石對90Sr和137Cs的選擇性普遍較好，且Gordes沸石的吸附性能最強。在初始總放射性活度為8.45×105Bq/L廢液中投加10g/LGordes沸石，90Sr和137Cs的吸附容量分別為98.57mg/g和265.8mg/g；在pH為10時Gordes沸石對137Cs的去污因子（進水與出水的放射性活度之比）高達430。從20世紀開始，天然沸石已經應用于去除核事故廢液中的放射性核素。1979年，美國三里島核事故中采用了天然沸石對放射性廢水進行處理。

1986年，對水中鍶、銫具有較高選擇性的天然斜發沸石廣泛應用于切爾諾貝利事故后的環境修復。加拿大的喬克里弗河設施（1998年）和紐約州西部的西谷示范項目（2010年）均部署了由天然沸石構建的可滲透處理墻（PTW），用于從地下水中去除90Sr。在西谷示范項目建造之前，進行了實驗室和模型研究，以評估該項目中由富含斜發沸石的天然沸石構建的PTW的性能。但是由于實際項目中天然沸石產地的更換與之前模型設計考慮不周等問題，他們后續又通過柱實驗和模型研究，對天然沸石去除地下水中90Sr的性能評估進行了完善，并且在實驗中期部署了第一個天然沸石PTW。

采用富含80%斜發沸石的天然沸石進行了3列柱測試，其中2列采用合成非放射性地下水分別運行140天和610天，第3列在西谷示范項目現場采用含有放射性物質的實際地下水運行了320天，重點量化了Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+和90Sr之間的陽離子競爭吸附。對于研究PTW參數對PTW長期運行特性的影響，開發了6溶質傳輸模型為其提供了更大的靈活性。西谷示范項目中PTW的全面部署于2010年11月完成，該墻長度為260m，深度為6～9m，寬度為1m，裝填天然沸石2372t，預計從地下水中去除99%的90Sr至少4～6年。在2011年福島核電站事故后的高濃度放射性廢水（137Cs活度為107～109Bq/L）處理中，先后建立了兩套銫吸附設備，利用吸附柱內填充的堿菱沸石去除廢水中銫等核素。兩套設備并聯運行，第一套銫吸附設備包含4列，每列處理能力300m3/d，對137Cs的去污因子為102～104；第二套銫吸附設備包含2列，每列處理能力600m3/d，對137Cs的去污因子為104～106。廢液中的油（重油和透平油）幾乎不會對堿菱沸石的銫吸附能力造成影響，海水中的鹽分（質量分數3.4%）則會使沸石對銫的吸附能力急劇降低到純水的1/10（Cs+濃度為3.19×10-5~1.59×10-2mg/L時，沸石在純水中對銫的分配系數為6.2×103~6.7×104mL/g），但若將海水稀釋100倍后，沸石的吸附能力與純水中吸附性能相近。

天然沸石對于水中放射性鍶、銫的去除雖然具有很多優點，并且已被應用于一些核事故的放射性廢水處理中。但其成分復雜，吸附特性受沸石的種類、產地和取樣層的影響較大，天然沸石的非均一性限制了對其更廣泛的應用。