天然沸石是當今世界各國十分重視的新興非金屬礦產(chǎn)資源，它以優(yōu)異的吸附、離子交換性能正越來越廣泛地被應用在“三廢”治理中。沸石是以硅鋁酸鹽為主的一類礦物的總稱，架狀鋁硅酸鹽礦物，含水和堿（或堿土金屬）。沸石可分為天然沸石和合成沸石兩大類。天然沸石是1756年瑞典礦物學家A.F.Cronst-ed首先發(fā)現(xiàn)的。沸石作為一種具有優(yōu)異功能的非金屬礦物材料，在工業(yè)中有廣泛的應用。其顯著特點是孔隙度高、比表面積大，離子交換性、吸附性、催化性、耐酸性、耐熱性、耐輻射性等性能優(yōu)異，因此被廣泛用于石油化工、環(huán)境保護、農(nóng)牧業(yè)、建材工業(yè)、輕工業(yè)及高新尖端技術(shù)等領(lǐng)域。我國地域遼闊，沸石的種類頗多，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的沸石有斜發(fā)沸石、絲光沸石、菱沸石、方沸石、片沸石、鈣十字沸石、鈣甲十字沸石、輝沸石、濁沸石、鈉沸石等13個礦種或亞種。我國的沸石以斜發(fā)沸石為主，絲光沸石次之，多數(shù)分布在我國東部和中部地區(qū)。沸石是一種廉價的非金屬礦。開發(fā)利用沸石處理廢水，在我國有巨大的優(yōu)勢。

一、沸石處理廢水的機理

1、吸附劑

沸石晶格內(nèi)部構(gòu)造開放性大，除了有穩(wěn)定的[（Al，Si）O4]四面體從角頂相互聯(lián)結(jié)，形成架狀硅鋁氧骨干外，還有很多大小均一的孔穴和通道，孔穴通過開孔的通道彼此相通，使得沸石具有巨大的比表面積，據(jù)有關(guān)資料顯示，可達400~800m2/g；且陽離子晶格內(nèi)的負電與平衡陽離子的正電電荷中心在空間上是不重疊的，分子間具有巨大的靜電吸引力。綜上所述，比表面積大，靜電吸引力強，沸石具有良好的吸附性能。當沸石晶格內(nèi)的孔穴和通道出現(xiàn)空缺時，沸石對氣體或液體表現(xiàn)出極強吸附性能，尤其是對SO2、NH3等及某些有機蒸汽等敏感性氣體吸附更為有效。與其它吸附劑相比，沸石具有選擇性高、吸附量大、吸附效率高的特點。

2、離子交換劑

沸石空間最基本的結(jié)構(gòu)單位是硅氧（SiO4）四面體和鋁氧（AlO4）四面體。其中1個氧原子的價電子沒有得到中和，使得整個鋁氧四面體帶1個負電荷，為了保持電中性，鋁氧四面體附近必須有1個帶正電荷的金屬陽離子（M+）來抵消它所帶的負電荷（通常是堿金屬或堿土金屬離子）。但是沸石中的Na+、K+等金屬陽離子與硅鋁氧骨干結(jié)合得相當弱，進入沸石表面的陽離子則與沸石晶格中的陽離子如Na+、K+等交換，交換后沸石結(jié)構(gòu)不被破壞，還可以再生。

3、催化劑

由于沸石具有很大的吸附表面，可以容納相當多數(shù)量的吸附物質(zhì)，因而能促使化學反應在其表面上進行，所以沸石又作為有效的催化劑和催化載體。另外沸石有鋁硅酸鹽格架電荷，以及平衡離子的電荷，具有局部的高電場和格架上產(chǎn)生酸性位置，因而可以用于加速碳離子型的反應。此外它還能以交換具有催化活性的金屬（如Pt、Pa等），使其能得到最大程度的分散，保持高的活性同時又可減少貴金屬的用量。

二、沸石在水處理中的應用研究

1、去除水中氨氮

氨氮存在于許多工業(yè)廢水中，氨氮排入水體，特別是流動較緩慢的湖泊、海灣，容易引起水中藻亡。氨氮還使給水消毒和工業(yè)循環(huán)水殺菌處理過程增大了用氯量；對某些金屬，特別是對銅具有腐蝕性；當污水回用時，再生水中氨氮可以促進輸水管道和用水設備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水設備，并影響換熱效率。利用沸石去除生活污水以及工業(yè)廢水中的氨氮，國內(nèi)外已有較多的研究。沸石構(gòu)架中有一定的空腔和孔道，決定其具有吸附、離子交換作用。又因為天然沸石是一種較廉價的礦物質(zhì)，成本較其它吸附劑低，再生成本低，再生液經(jīng)吹脫后可重復利用，由此表明沸石是一種較為理想的脫氮吸附劑。

2、去除廢水中的重金屬離子

鎘、汞、鉛、鋅等重金屬離子是造成環(huán)境污染、對人體極為有害的物質(zhì)，消除方法有活性炭

吸附法、溶劑萃取法和離子交換法等。實驗表明，用沸石特別是用NaOH，HCl和NaCl處理過的沸石處理上述重金屬離子效果較好，被沸石吸附交換的重金屬離子，還可濃縮回收，沸石經(jīng)處理也可再生使用。

3、去除水中的氟

氟是電負性最高的元素，是相當活潑的非金屬元素，當氟離子大量存在時，有毒性作用。飲用水中氟的含量過高，容易使兒童患氟斑病和氟骨癥。以河北國投盛世優(yōu)質(zhì)斜發(fā)沸石為原料，研究了用鹽酸、硫酸鋁和高溫方法活化天然沸石的工藝條件。結(jié)果表明用活化天然沸石處理后的含氟飲用水，基本可達到國家飲用水標準。

4、去除水中有機物

隨著現(xiàn)代工業(yè)特別是有機化工、精細化工以及高分子工業(yè)的迅速發(fā)展，水中的有機污染物呈多樣化、復雜化的特點。對于多數(shù)有機污染物的去除，在目前使用最廣的還是生化法，尤其是吸附法。沸石對有機污染物的吸附能力主要取決于有機物分子的極性和大小，極性分子較非極性分子易被吸附，隨著分子直徑的增大，被吸附進入空穴的機會就逐漸減少。沸石去除水中溶解狀分子物質(zhì)時，吸附起主要作用，而去除水中離子狀污染物時離子交換和吸附兩種行為共同作用的結(jié)果，以離子交換為主。

5、去除廢水中的放射性物質(zhì)

放射性元素Cs+，Sr2+，是核裂變產(chǎn)品中的主要成分，通常被排放到廢水中，沸石的熱穩(wěn)定性和抗輻射性使其具有除Cs+，Sr2+的優(yōu)越性。在原子能工業(yè)中，當放射性廢液中含有這類物質(zhì)時，必須將它們儲存到蛻變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)后才能排除。天然沸石對銫和鍶有極強的交換去除能力，不受輻射的影響。而且交換了放射性離子的沸石，將其熔化后可使放射性離子永久固定在晶格內(nèi)，防止其擴散污染。

三、沸石處理廢水的應用前景

沸石在水處理領(lǐng)域的應用，國內(nèi)外學者們已經(jīng)做了比較廣泛深入的研究，沸石是一種天然礦物，具有成本低、處理效果好的特點，在水污染處理中應用可以降低處理的成本；應用沸石的處理設備比較簡單，沸石用于去除氨氮、有機污染物質(zhì)、金屬元素、射性物質(zhì)、殺菌等都有明顯的效果，可以用于處理廢水，是一種有發(fā)展前途的水處理材料。但是，我國在環(huán)保方面對沸石的開發(fā)利用與國外發(fā)達國家相比起步晚、水平低、速度慢。目前，我國對沸石礦產(chǎn)資源的開發(fā)仍處于初級階段，應加強沸石在污水處理材料方面的研究，力求開發(fā)新產(chǎn)品，并盡快將其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，以適應社會發(fā)展的需要，使廉價的沸石在環(huán)保方面發(fā)揮更大作用。另外，由于沸石在水處理中的研究與應用越來越多，所以應重視吸附飽和沸石的最終處置問題，避免造成二次污染。