天然沸石加工的目的是提高沸石的純度、孔體積、比表面積、吸附性能和離子交換能力、熱穩(wěn)定性、白度等以滿足應(yīng)用領(lǐng)域的需要。目前采用的加工技術(shù)主要有粉碎分級(jí)、選礦、焙燒、改型和化學(xué)處理等。

沸石由于具有離子交換性、選擇吸附性、催化和耐酸耐熱性，且比表面積大，能有效去除大氣和水體污染中的有機(jī)/無(wú)機(jī)污染物，并在土壤改良、水土保持、垃圾滲濾液處理及核廢物處理中也得到廣泛研究與應(yīng)用，具有價(jià)廉易得、易再生、無(wú)二次環(huán)境污染的特點(diǎn)，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

但天然沸石礦畢竟有限，且效果不甚理想，采用人工合成的方法或與其他材料復(fù)合等制備出有效孔徑窄、選擇性更好的吸附劑是較好的途徑。采用新的沸石改性方法，有效調(diào)控孔徑大小及吸附容量，針對(duì)應(yīng)用對(duì)象制備高效吸附材料，研究再生循環(huán)利用，降低材料消耗等也是研究的方向，尤其通過(guò)調(diào)變沸石分子篩的孔徑大小， 使其適用于吸附大氣中微小顆粒物用于治理大氣環(huán)境中嚴(yán)重危害人類健康的霧霾方面，具有較大潛力。

一、沸石的改性

1、酸改性沸石

酸改性，即用無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸處理分子篩，使其骨架脫鋁，可使用的酸有鹽酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙酸、乙二胺四乙酸等。根據(jù)分子篩耐酸性的差異，采用不同濃度的酸進(jìn)行骨架脫鋁。沸石經(jīng)酸處理改性后，可部分脫除分子篩骨架鋁以及去除孔道中的堆積物種，增大分子篩硅鋁比及比表面積，大幅度提高其疏水性，可提高分子篩的吸附性能。

2、堿改性沸石

堿改性是指將沸石顆粒或沸石粉用一定濃度堿溶液或加熱回流，或?qū)⒎惺cNaOH粉末加熱熔解，OH-與分子篩中Si相結(jié)合，使得Si從骨架中脫落出來(lái)，從而形成不規(guī)則的孔徑的分布材料。堿液處理沸石不但可以對(duì)沸石的組成、空穴結(jié)構(gòu)和形貌產(chǎn)生影響，還可以選擇性地脫去沸石中的硅，降低沸石硅鋁比，改變與硅鋁比相關(guān)的性能，堿處理法在所有后處理法中一個(gè)鮮明的特點(diǎn)就是與酸處理相比，不但可得到大量的介孔甚至大孔，還能保留原來(lái)的微孔和酸性。

3、鹽改性沸石

鹽改性可在一定程度上增加沸石的吸附性能，同時(shí)平衡了硅氧四面體上的負(fù)電荷，降低了沸石中這些低電價(jià)大半價(jià)的離子和結(jié)構(gòu)單元層之間的作用力，使層間陽(yáng)離子具有可交換的性能，同時(shí)又使改性沸石具有較大的內(nèi)表面積。

4、熱改性沸石

根據(jù)沸石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，當(dāng)加熱焙燒沸石時(shí)，隨加熱溫度的提高使得沸石表面的水分喪失，包括水化水和骨架中隱藏的水分，失去水分使沸石孔道孔徑變大，高溫也使沸石內(nèi)部的有機(jī)物分子等雜質(zhì)被除去，吸附能力增大。沸石高溫改性的一般最適宜溫度為400~600℃，若溫度過(guò)高則會(huì)破壞沸石本身的結(jié)構(gòu)，造成孔道塌陷，表面積下降。

5、離子交換改性

廣義的講，離子交換包括沸石骨架內(nèi)的陽(yáng)離子的交換和骨架外的補(bǔ)償陽(yáng)離子的交換。骨架內(nèi)陽(yáng)離子的交換既可以在合成的過(guò)程中也可以在合成后進(jìn)行，前者通過(guò)沸石合成的一般方法就可以進(jìn)行，而后者則要通過(guò)特殊的取代反應(yīng)。通常所說(shuō)的離子交換是指后者，即補(bǔ)償陽(yáng)離子的交換。沸石骨架外的補(bǔ)償離子一般是質(zhì)子和堿金屬或堿土金屬離子。它們很容易在金屬鹽的水溶液中被離子交換制成各種價(jià)態(tài)的其他金屬離子型沸石。通過(guò)不同大小的陽(yáng)離子交換天然沸石內(nèi)原有的陽(yáng)離子，改變陽(yáng)離子的數(shù)目或在天然沸石的孔口附近交換上新的陽(yáng)離子等方法可以改變天然沸石孔道的尺寸。被交換進(jìn)沸石的離子也受到沸石內(nèi)強(qiáng)局部靜電場(chǎng)環(huán)境的極大影響，使離子的化學(xué)行為發(fā)生改變。沸石和陽(yáng)離子之間的相互影響和相互作用將賦予沸石新的吸附性能。

6、沸石內(nèi)配化學(xué)位

由于硅烷活性非常高，它們能與沸石的表面烴基反應(yīng)以致被接枝在沸石的表面，通過(guò)后續(xù)處理，最終形成一個(gè)穩(wěn)定的硅氧表面層。但硅烷化處理也有其本身的缺點(diǎn)，有機(jī)硅烷化合物能對(duì)整個(gè)孔道進(jìn)行修飾，因此除改變孔徑外，沸石的內(nèi)表面性質(zhì)也發(fā)生較大的變化，有可能影響沸石的吸附和催化性能。

二、沸石的活化處理

天然沸石礦的選礦提純比較困難，主要原因是：

（一）沸石礦物結(jié)晶粒度細(xì)小，一般為0.001～0.05㎜；

（二）沸石與其伴生礦物（蒙脫石、絹云母、石英、玉髓、蛋白石、長(zhǎng)石、綠泥石等）在嵌布粒度及物理化學(xué)性質(zhì)上極為接近。因此，盡管已經(jīng)進(jìn)行了大量的選礦研究，但真正在工業(yè)上實(shí)施選礦工藝的加工企業(yè)很少。一般是通過(guò)手選后直接進(jìn)行破碎、篩分和磨礦分級(jí)后直接出售。但這種簡(jiǎn)單加工后的產(chǎn)品很難取代人工合成沸石分子篩用于石油化工、原子能工業(yè)等需要高純度和特定的孔徑、孔體積、可交換離子種類等的領(lǐng)域。因此，要提高天然沸石的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，選礦提純和進(jìn)一步的深加工是十分必要的。在天然沸石的選礦提純方面，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了大量的研究，使用的方法包括浮選、重選、磁選、選擇性絮凝等。

對(duì)于原礦主要由鈣型絲光沸石（50～55%）、鈣型斜發(fā)沸石（20～25%）、石英類（10～15%）、鈣型蒙脫石（3～7%）和長(zhǎng)石（2～4%）組成、嵌布粒度為0.005～0.03㎜的礦石，采用預(yù)先分級(jí)脫除（－9μm）礦泥→ 搖床除去石英、長(zhǎng)石及其他脈石礦物→ 細(xì)磨（－38μm）→ 分級(jí)脫除（－9μm）礦泥→ 浮選（回收絲光沸石）的工藝流程，可得到絲光沸石含量達(dá)80%左右的精選沸石。

焙燒方法主要用來(lái)提高沸石的離子交換容量和吸附能力。工藝過(guò)程是首先對(duì)沸石原礦（以絲光沸石為主的礦石）進(jìn)行干燥、選礦和粉碎，然后給入焙燒爐中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度不超過(guò)500℃，之后用水急驟冷卻，最后進(jìn)行干燥。

天然沸石脫水后能大量吸附氣體，因而可用作氣體載體。但由于沸石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，不是所有的天然沸石都能作為載氣體。改型技術(shù)就是通過(guò)化學(xué)處理使不能載氣或載氣性能較差的沸石變成氫型、銨型和混合型，以提高其載氣量。改型方法是先將沸石原料進(jìn)行焙燒，冷卻后加入鹽酸（氫型）、氯化銨（銨型）或鹽酸與氯化銨的混合溶液進(jìn)行煮沸或加熱浸泡，然后進(jìn)行洗滌，洗至中性后再進(jìn)行過(guò)濾和干燥。

精選后的天然沸石本來(lái)具有較大的吸附能力和離子交換容量，經(jīng)過(guò)適當(dāng)化學(xué)處理后，其性能可顯著提高。例如，將沸石粉碎至5～80目，用酸（鹽酸和硫酸）處理10～20小時(shí)，再中和及用水煮沸，然后進(jìn)行干燥和焙燒，最后再粉碎到30～50目。經(jīng)這樣處理過(guò)的沸石對(duì)氣相和液相物質(zhì)的吸附能力可以達(dá)到甚至超過(guò)活性炭。另外，將天然沸石用稀無(wú)機(jī)酸（HCl、H2SO4、HNO3、HClO4等）處理，使H+交換率提高到20%以上，成型后在90～110℃溫度下干燥，最后用350～600℃溫度加熱活化成H型沸石，具有很高的吸附能力和離子交換容量。

將天然沸石用過(guò)量的鈉鹽溶液（NaCl、Na2SO4、NaNO3等）處理，使鈉離子交換率達(dá)到75%以上，成型后干燥加工制成Na型沸石，能大大提高對(duì)氣體的吸附能力。