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沸石在水处理方面的7大应用

时间:2021/05/28点击:

沸石是一种天然矿物,价格低,易获得,且具有优良的吸附性能和离子交换性能。随着对沸石研究的深入,在未来的发展中,尤其在水处理方面将有着更广阔的前景。

沸石在水处理方面的7大应用

下面波涛小编来简单阐述一下:“沸石在水处理方面的7大应用”。

1、软化硬水

利用天然沸石可以作软化硬水的预处理。如某厂家利用独石口天然沸石进行软化水的试验,取得良好效果。若天然沸石改型后,作为离子交换剂可用于硬水的软化处理。改型后的沸石对钙镁离子的交换能力有明显提高,使水质达到或超过一般工业生产和取暖锅炉用水标准。沸石的交换能力达280~340mol/m3

2、降低氟含量

我国高氟地区水的氟含量严重超标,高氟严重危害了人们的身体健康。应用20~40目斜发沸石制作了除氟吸附过滤器,在氟病区进行试验,处理后不仅含氟量降低了,而且浊度、铁、汞、总硬度都得到了一定程度的改善,如表1。

表1 原水的各项含量与经除氟吸附过滤器处理后的各项含量

项目 原水含量 处理后水样
含氟量 3-10mg/L 0.5-0.8mg/L
0.01-0.02mg/L 0.00-0.01mg/L
0.00-0.02ug/L 0.00-0.01ug/L
浊度 2-5度 0度
硬度 190-213mg/L 160-205mg/L

表1原水的各项含量与经除氟吸附过滤器处理后的各项含量经处理后,含氟量符合国家规定的饮用水标准(F≤1mg/l)。同时,估算处理费用为每立方米≤0.5元。

3、除去和回收水中的重金属离子

通常将比重在5以上的金属称为重金属。冶炼厂、有色金属矿山等化学工业部门所排放的含重金属阳离子的废水造成环境污染,对人体产生很大危害。试验表明,丝光沸石和斜发沸石对于消除重金属离子的效果较佳。特别是用碱处理过的沸石,其吸附量可以得到大大提高。用0.05mol/LHCI可浓缩回收吸附的重金属离子,用NaOH溶液可使沸石再生。当pH值大于4时,经沸石处理的污水即可消除污染。在除砷方面,已取得出了较好的效果。有人对不同产地的斜发沸石进行了研究,发现对砷具有较大吸附力的是格鲁吉亚共和国捷格维和捷扎米产的斜发沸石,吸砷量为0.21~0.22mg/g。

4、消除水中的放射性物质

利用沸石的离子交换性能可消除水中的放射性137Cs和90Sr,而且交换了137Cs的沸石可原封不动地作为放射源使用,斜发沸石和丝光沸石就有很好的交换能力。为了不使放射性物质扩散污染,通过熔化沸石,可使放射性离子长久固定在沸石晶格内,因为熔化沸石的小片溶解作用进行是很慢的,失去1%的放射性物质需要500年。国外试验证明:当含低放射性废液通水容量比值达到5000,它对137Cs仍有99%的除去能力。我国北京师大化学系放射化研究室也用天然沸石对137Cs的交换性能进行试验,在模拟1mol/LHNO3介质的强放射性废水中,137Cs的回收率达96%。另据报导,核工业部已将天然沸石应用于原子能领域进行放射性废水处理。

5、处理城市污水和地下水

利用丝光沸石吸附工艺可以生产富氧空气。日本琦玉县所泽市污水处理厂,利用投送活化污染工艺代替原来的空气活化污染工艺生产富氧空气。富氧装置主要由3个吸附塔组成,每个塔充填天然丝光沸石5.9m,生产能力为120m/h,氧气浓度为85%~90%。新工艺的优点是设备占地面积小,因为不需要沉降池和其它设备;其次是运转过程没有噪声,也不散发令人不快的气味。我国国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心已在实验室开发成功一种新型的LSX富氧分子筛产品。

6、消除废水中的氨氮和磷

废水中氨氮和磷含量过多会引起水的富营养化,导致藻类的过量繁殖,造成水体污浊和鱼类死亡的公害,因此引起水质恶化。同时,氨氮的耗氧特性会使水体的溶解氧降低,而且当水体的pH值较高时,氨对鱼类等水生物具有毒性。利用天然沸石去除城市废水或工业废水中的氨氮,在国内外获得了较为广泛的研究,其反应原理为:

Z-M++NH+4=Z-NH+4+M+式中:Z-为沸石,M+为沸石中的金属离子。

其交换容量取决于沸石矿中沸石含量,反应温度及溶液的pH值。一般交换容量随温度的升高而增加,随交换溶液的pH值的增加而加大。但因碱性溶液对沸石吸附不利,因此,以pH<7.5为宜。利用沸石从城市废水中去除氨,研究了利用沸石去除氨的离子交换能力,实验结果表明:该沸石能有效去除城市废水中95%的氨,出水中铵离子浓度低于有关排放标准。进行了含铵废水的研究,实验对象为天津同化工厂钛酸钡生产过程中产生的洗涤废水,试验装置为三级串联的沸石过滤柱,沸石量为600g,吸附温度为21℃,含铵废水的流速为17m/h,铵含量为300~400mg/l。吸附开始时,排出的净化液中铵含量几乎为0,由此可见沸石对铵的强吸附能力;随后随着含铵废水通过量的不断增加,净化液中的铵含量缓慢上升,当通量达30500ml/h时,净化液的铵含量为14.98mg/l(国家标准为15mg/L)。

研制的生物沸石反应器能高效的除去水中的NH3—N,NO2—N等。生物沸石反应器是以通过特定处理的颗粒沸石作为生物载体的一种固定生物膜处理装置。处理效果好,如表2。

表2 生物沸石预处理、生物活性炭预处理和生物陶粒预处理对主要污染物指标的去除比(mg·L-1

项目 NH3-N NO2-N
水源水 1.847 0.189
生物沸石反应器 0.177(90.4) 0.012(93.4)
生物活性炭反应器 0.218(88.2) 0.011(94.0)
生物陶粒的反应器 0.223(87.9) 0.011(94.0)

注:括号内数据为去除效率(%)

表2生物沸石预处理、生物活性炭预处理和生物陶粒预处理对主要污染物指标的去除率比(mg·L-1)。


7、用于海水淡化

利用沸石的交换能力,人工合成的银离子交换沸石,加少许活性碳等物质,制成化学脱盐剂使海水脱盐。其主要成分为银式泡沸石。因为价格较贵,所以目前只限用于军队紧急救生用。脱盐剂作用原理是:沸石是一种无机离子交换树脂,它具有交换阳离子的能力,银离子能与氯离子反应生成氯化银沉淀,因此银式泡沸石能去除氯、钠、钙、镁离子;氢型强酸性阳离子交换树脂,也能去除钠、钙、镁等离子;氢氧化钡的作用是除去镁、硫酸根离子,这些作用如下列反应式所示:

AgZ(银式泡沸石)+Na+(或Ca2+、Mg2+)+Cl-→NaZ+AgCl↓Ba(OH)2+Mg2++SO2-4→Mg(OH)2↓+BaSO4↓通过上述反应,海水中的主要成份(Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4)等离子都成为不溶性的沉淀物,这些沉淀物经过滤装置分离除去后,滤过水便是可供饮用的淡水。