天然沸石是環境和經濟上可接受的水合鋁硅酸鹽材料，具有出色的離子交換和吸附性能。它們在不同技術過程中的有效性取決于它們與其地質沉積物緊密相關的物理化學特性。獨特的樹狀多孔結構賦予天然沸石多種應用可能性。

一、沸石結構與特點

由于沸石表面的負電荷過多，主要結構單元中的硅被鋁同晶置換，因此天然沸石屬于陽離子交換劑。迄今為止，大量研究已經證實它們在去除廢水中的金屬陽離子方面具有出色的性能。然而，沸石可以通過無機鹽或有機表面活性劑進行化學改性，吸附在表面上并導致生成帶正電荷的羥基氧化物或表面活性劑膠束，并使沸石能夠以穩定或不太穩定的復合物結合陰離子，如砷酸鹽或鉻酸鹽。天然沸石相對于其他陽離子交換材料如常用的有機樹脂具有優勢，因為它們價格便宜，在低溫下對不同的陽離子表現出優異的選擇性，同時釋放出無毒的可交換陽離子（K+?,Na?+?,Ca?2+和Mg?2+)對環境而言，它們的尺寸緊湊，并且可以在全面應用中進行簡單且廉價的維護。使用天然和改性沸石處理水的效率取決于所用沸石的類型和數量、沸石顆粒的尺寸分布、污染物的初始濃度（陽離子/陰離子）、溶液的pH值、溶液的離子強度、溫度、壓力、系統沸石/溶液的接觸時間以及其他有機化合物和陰離子的存在。對于用天然沸石進行水處理，使用標準程序，通常是柱式或批處理程序。

二、沸石在水處理中的應用

在廢水處理中使用天然沸石是其應用中最古老和最具前景的領域之一。廢水中重金屬（Zn、Cr、Pb、Cd、Cu、Mn、Fe等）的存在是一個嚴重的環境問題，天然沸石對它們的去除與其他技術一起得到了廣泛的研究，包括化學沉淀、離子交換法、吸附法、膜過濾法、混凝絮凝法、浮選法和電化學法。最近對天然沸石在水和廢水處理中作為吸附劑的研究、它們的性質和天然沸石的可能改性已成為許多研究的主題。世界各地的各種天然沸石都顯示出良好的陽離子交換能力，例如銨和重金屬離子。天然沸石的改性可以通過多種方法進行，例如酸處理、離子交換和表面活性劑功能化。

（1）地表水、地下水和地下水處理。研究了天然沸石從地表水中同時去除氨和腐殖酸這兩種最常見的污染物的適用性。它們的去除取決于pH值、腐植酸和氨的初始濃度、溫度和接觸時間。所得結果表明，沸石在接近天然水的pH值下同時去除氨和腐殖酸時表現出最佳性能。已進一步研究了使用天然沸石和改性沸石同時去除地下水樣品中的Fe和Mn離子。特別是，天然沸石-斜發沸石的Fe和Mn去除水平在22-90%和61-100%之間。開發新的、具有成本效益的方法來去除地下水和飲用水中的砷也成為研究重點之一。天然地下水中砷的存在是由于土壤的地質組成。

（2）飲用水和灰水處理。幾種傳統方法用于去除飲用水中的污染物，例如混凝后過濾、膜處理和離子交換。吸附方法被證明是有效的、經濟高效的、易于執行和構建的。進行了一些實驗來研究天然沸石斜發沸石和斜發沸石-Fe體系在去除水樣中同時存在的Cu、Mn、Zn方面的效率。天然沸石的一個非常獨特的特性是它們對陽離子的選擇性。吸附實驗的優異結果，特別是對于改性形式，以及斜發沸石-Fe體系價格低廉、易于合成和再生、對人類和環境無害的事實。使用鐵/氫氧化鋁去除水中的砷是一項經過驗證的技術。提高性能的另一種方法是使用粗粒吸附劑來增加流程的流速和吞吐量。通過使用由不同鐵溶液制備的改性吸附劑（天然沸石）研究從飲用水中去除砷。Fe交換沸石上的砷吸附量可達100mg/kg。改性天然沸石（斜發沸石）-氧化鐵體系在強堿性條件下的高表面積也可以增強從飲用水中去除陽離子，如銅。改性斜發沸石的比表面積增加了5倍（從30增加到151m?2/g)和最大吸附銅離子的量是13.6毫克/克沸石天然斜發沸石和37.5毫克/克改性斜發沸石。盡管有許多關于沸石去除陰離子的有效性的科學證據，但迄今為止，在更大規模上使用的沸石并不多。地下水中氟離子濃度高達30毫克/升以上，廣泛存在，特別是在美國、非洲和亞洲。全世界有超過2.6億人飲用氟化物含量大于1.0毫克/升的飲用水。去除F的可用技術–來自飲用水的陰離子是膜技術、透析、電透析和吸附技術。斜發沸石型天然沸石在負載Al?3+、La?3+或ZrO?2+之前用硝酸溶液預處理。作為氟化物吸附劑的載鋁低硅沸石表明，改性沸石能夠將水除氟至低于WHO的最大允許濃度(MAC)1.5mg/L。

最大的氟化物吸附在4-8的pH值范圍內。飲用水源中的高硝酸鹽濃度會對環境和公眾健康造成潛在風險。NO 3的去除效率-用HDTM +（十六烷基三甲基銨陽離子）或十六烷基溴化吡啶鎓(CPB)處理斜發沸石樣品可以增加離子?；宜莵碜约彝ピ∈液拖匆路康膹U水。銨是最重要的灰水污染物之一。天然和改性沸石用于純化，根據接觸時間、沸石負載量、初始銨濃度和pH值，它們顯示出高達97%的銨去除率。沸石足夠高。

（3）天然沸石在水處理中的技術應用。近10年來無數優秀的研究成果表明，天然沸石具有實用價值，這一點得到了大量專利的證實，尤其是下表所示的兩種天然沸石礦物：斜發沸石和現代沸石。兩種沸石類型的專利數量都很可觀，這清楚地表明研究人員對天然沸石的興趣受到商業部門的強烈鼓勵，包括在家庭或工業/大規模工藝和處理中的使用。