利用天然非金屬礦產來處理廢水的研究是當前環保研究的熱點之一。天然沸石的結構決定其具有獨特的吸附性,催化性,離子交換性,離子的選擇性,耐酸性,熱穩定性,多成分性,及很高的生物活性和抗毒性等。它的物理化學特性使沸石第一次被發現開始就引起了無機礦物學家的興趣。現在,沸石廣泛應用于現代生產、生活的各個領域,如畜禽飼料、水產養殖、化工環保、獸藥、飼料添加劑等。特別在廢水處理領域中的應用國內外學者已做了大量的研究。沸石種類較多,在水處理中應用最多的是斜發沸石,它是自然界中最豐富的沸石,而且分布廣泛,這種沸石甚至顆粒很小時在電解質溶液中機械性能也很穩定。本文主要討論的是斜發沸石。
利用天然沸石可以除去廢水中的氨態氮,利用天然斜發沸石治理氨氮廢水效果明顯,平均脫除率為85%,吸附后的含氨沸石進行農作物栽培實驗取得很好的效果。沸石對放射性元素有一定的去除能力,如對Cs137和Sr90有極好的交換除去能力,對Cs137的去除率可達99%。由于各種陽離子的水合半徑的差異,斜發沸石對某些陽離子具有較強的選擇吸附能力,其陽離子交換順序為:Cs+>Rb+>K+>NH+>Sr2+≈Ba2+>Ca2+>Na+>Fe3+>A13+>Mg2+>Li+。沸石有良好的交換Ca2+,Mg2+的能力,因此沸石可做硬水軟化劑,在沒有Cs+,Rb+存在時,可以從海水中提取K+制造鉀鹽,這對于發展我國農業具有重要的意義。
沸石在自然狀態下,發生各種置換現象而吸附了大量的金屬陽離子和水分子,沸石對各種重金屬(離子)具的程度不同的吸咐選擇性,和沸石硅鋁比有關。各種重金屬(離子)在交換吸附過程中被富集而在再生時可以洗脫,有利于金屬回收,降低了吸附劑成本,在處理含重金屬(離子)廢水中效果顯著。
研究認為天然沸石去除痕量的重金屬離子時,對Pb,Cu的去除率大于Zn。由此可見Zeolite的應用較廣泛,在某些廢水中的處理效果較好。但是由于天然沸石孔道易堵塞,并且相互連通的程度也較差;其表面硅氧結構具有極強的親水性,結構外部陰離子易水解,導致天然沸石吸附有機物的性能極差,并且硅鋁結構本身帶負電荷,故難以去除水中的陰離子污染物;還因為天然沸石孔徑小去除重金屬離子效果不太好,其吸附能力往往達不到要求,所以生產用量相當大。這些都是天然沸石的缺陷。為進一步提高天然沸石的吸附、離子交換等性能,必須對天然沸石進行改性處理。如何提高離子活性及如何進行活化則一直是研究的熱點。