我國部分地區土壤鉛污染嚴重,土壤鉛超標不僅影響植物體的正常生長,而且通過食物鏈危害人類健康。近年來對重金屬形態的研究表明,植物吸收的鉛形態以交換態為主,但碳酸鹽態和鐵錳氧化態鉛在一定條件下也可以被吸收。因此在土壤重金屬的污染治理過程中,通常采用從土壤中徹底去除重金屬或是改變重金屬在土壤中存在形態的方法。沸石是最早用于重金屬污染治理的環境礦物材料,其吸附特性源于它的離子交換能力。4A沸石是由硅氧和鋁氧四面體組成的鋁硅酸鈉,具有較大的比表面積,離子交換能力和很好的吸附性能。
合成4A沸石的常規方法是水熱法,它具有反應溫度低、時間短、產物粒度小等優點。 超聲波的波長范圍在10-5-10-1m,比分子尺度大的多,它在化學反應介質中所產生的一系列接近極端的條件,可以促進許多化學反應,加快反應速度,甚至改變某些化學反應的方向 。 目前超聲波合成沸石也引起了國內外的廣泛重視。當前多數研究人員在正交優選實驗對水熱合成4A沸石工藝研究的基礎上,進行了超聲波輔助水熱合成4A沸石的嘗試,將水熱合成與超聲波輔助水熱合成的樣品進行了對比,并通過X射線衍射(XRD)、場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)和鈣離子交換能力對合成樣品進行了表征。
對于4A沸石的合成,原料選擇首先要滿足結構中硅鋁比例要求,同時大量雜質也會使合成工藝復雜化,影響產品的物理性質(如色澤、粒徑等)和化學性質(吸附性和離子交換性)。在傳統工藝中,合成4A沸石原料中硅鋁摩爾比通常為0.75-1.2,此條件下合成工藝路徑較短,成本較低,這是原料選擇的基礎。如今,合成4A沸石的原料已經出現多樣化發展,其中包括水玻璃、天然沸石、活性白土、膨潤土、高嶺土等。
4A沸石在農業上用來改良土壤,在工業上用于富集、分離和提取等工藝過程,在環境保護中用于處理工業和城市污水等,在石化工業上具有廣泛的用途,作為催化劑、干燥劑、附劑及苯烴分離觸媒等用途也愈來愈廣泛。總之,由于環境保護日益受到重視,洗滌劑中的三聚磷酸鈉將逐漸被取代,4A沸石的市場需求會有很大的增長,因此盡快形成合理高效的工業化生產路線成為迫切。此外,利用4A沸石轉型可以得到在工業、農業、醫藥和環保等方面有廣泛用途的新型4A沸石。