沸石在水處理中的作用與效果

沸石在水處理中的作用與效果 過濾是城鎮(zhèn)給水處理、污水處理中的重要工序，是保障水質(zhì)達標的重要手段。適宜的濾料是影響濾池發(fā)揮效能的重要因素，是關(guān)系濾池結(jié)構(gòu)形式、運行成本和正常操作的關(guān)鍵因素。天然沸石作為一種多孔性的礦物材料，它具有較大的孔隙率和比表面積的特性，并且具有良好的吸附性能和選擇性離子交換性能，極性分子和細菌容易富集在其上。 一、沸石化學(xué)結(jié)構(gòu)與特性 沸石的基本結(jié)構(gòu)是四面體的結(jié)合體，其中Si原子為結(jié)合體的中心，4個頂點為有氧配置的SiO4及AlO4，硅(鋁)氧四面體是依靠中間的氧原子相連接。沸石中空穴或籠是在三維空間上形成多種形狀的規(guī)則四面體構(gòu)，這些空穴和籠通過不同形式連接就構(gòu)成了沸石的孔道體系。陽離子和水分子是在沸石的空穴和孔道中占據(jù)著。沸石的粒徑規(guī)格型號很多，差別也很大，從幾cm到幾μm不等。 二、沸石在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用 沸石在應(yīng)用上具有價廉、環(huán)境友好和的特點，被廣泛用作催化劑、吸附劑、離子交換劑和改良劑，在污水處理方面得到了廣泛的研究和應(yīng)用，特別是在高氟水、污水等方面取得了巨大成效。 應(yīng)用沸石處理污水中的氨氮、有機物、金屬離子等的作用機理主要為吸附作用和離子交換作用，這兩種作用可同時發(fā)生或單獨發(fā)生，其主要與污染物的特性有關(guān)。 沸石在水處理中的作用與效果 具體來說，沸石可以應(yīng)用在以下幾類水處理領(lǐng)域中： 1.在給水和微污染水處理中的應(yīng)用 沸石具有表面粗糙，比表面積大，吸附能力強等特點，其可以在給水處理中作為濾池填料，屬于天然輕質(zhì)濾料。沸石可用來截留和吸附水中的懸浮物、藻類等污染物，降低出水濁度。 首先，氨氮是水源中的主要污染物，是凈水處理中重點去除的對象之一。沸石具有良好的離子選擇交換性能，對氨氮去除效果會更加明顯，所以可以用沸石處理微污染原水； 其次，沸石是一種極性吸附劑，它對極性有機物有較好的吸附效果； 再次，沸石還是一種比較理想的生物載體，對細菌具有富集作用。

天然沸石對水中菲的吸附作用

天然沸石對水中菲的吸附作用 多環(huán)芳烴是環(huán)境中一類典型的持久性有機物污染物，因其具有極強的致畸、致癌和致突變效應(yīng)，美國國家環(huán)境保護署、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署和我國國家環(huán)境保護部等機構(gòu)已將多種PAHs列入優(yōu)先控制的有毒有機污染物黑名單。PAHs可以通過有機物不完全燃燒、廢水排放及石油泄漏等多種途徑進入環(huán)境，還可以通過食物鏈危害人類健康。近年來隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，我國水環(huán)境的PAHs污染日趨嚴重。因此，有效降低水和廢水中PAHs的含量對我國水環(huán)境的污染防治具有重要的意義。目前，國內(nèi)外去除水中PAHs的常用方法包括生物降解法、氧化法和吸附法等。其中，吸附法具有操作簡單、、以及成本低等優(yōu)點，是一種近年來備受研究人員關(guān)注的水中多環(huán)芳烴去除方法。 天然沸石是呈骨架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽晶體，容易獲得且價格低廉，具備較高的陽離子交換性能。利用天然沸石的陽離子交換能力去除水中的銨、重金屬陽離子和陽離子染料等陽離子污染物已經(jīng)引起研究人員的廣泛關(guān)注，而天然沸石對水中陰離子污染物和疏水性有機污染物的吸附去除能力較差。 采用化十六烷基、十六烷基三化銨等陽離子表面活性劑對天然沸石的外表面進行改性，可以顯著提高沸石對水中陰離子污染物和疏水性有機污染物的吸附能力。陽離子表面活性劑改性沸石被認為是一種可以同時去除水中陽離子污染物、陰離子污染物和疏水性有機污染物等不同類型污染物的吸附劑，預(yù)計應(yīng)用前景廣闊。

陽離子表面活性劑的濃度低于臨界膠團

沸石的孔徑尺寸通常小于陽離子表面活性劑的分子大小，因此采用陽離子表面活性劑溶液對沸石進行改性時陽離子表面活性劑僅被負載到沸石的外表面。陽離子表面活性劑主要是通過陽離子交換作用和疏水作用負載到沸石表面。當(dāng)溶液中陽離子表面活性劑的濃度低于臨界膠團濃度時，陽離子表面活性劑主要通過陽離子交換和靜電吸引作用以單分子層形式被負載到沸石的外表面;當(dāng)溶液中陽離子表面活性劑的濃度高于CMC且存在足夠的表面活性劑量時，陽離子表面活性劑主要通過靜電吸引作用和疏水作用以雙分子層形式被負載到沸石的外表面。

沸石濾池的凈水作用是什么?改進和強化傳統(tǒng)的常規(guī)水處理工藝

沸石濾池的凈水作用是什么？ 改進和強化傳統(tǒng)的常規(guī)水處理工藝是目前控制水廠出水有機物含量的、可行的手段。沸石是一種天然的多孔礦物，有很大的比表面積，具有吸附能力強，表面粗糙等特點。本項研究是采用一種的工藝方法，即用經(jīng)活化后的天然沸石吸附劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)砂濾池中的砂濾料，使濾池除具有過濾去除水中濁度的作用，同時還可去除水中有毒的重金屬離子和部分溶解性的有機物。 由于沸石濾料的形狀不規(guī)則，具有較大的孔隙率。試驗結(jié)果表明，在相同濾速條件下，沸石濾層的水頭損失比石英砂濾料可減少15%。 濾池經(jīng)過一段時間的運行，由于出水濁度增加或水頭損失升高，需要進行反沖洗以恢復(fù)濾池的工作。試驗表明，對試驗所用的沸石粒徑反沖洗強度采用10L/s·m2，即可達到30%的膨脹率，滿足濾池反沖洗的要求。而石英砂達到同樣的膨脹率，需沖洗強度約12L/s·m2。試驗期間，進水濁度一般低于10NTU，若過濾終點控制在出水濁度不大于3NTU時，過濾周期可達到24-30h，經(jīng)約5min的反沖洗后，過濾出水濁度即能保持在3NTU以下。試驗期間，未覺察到沸石濾料有破損現(xiàn)象。由試驗可知，用沸石作為濾池濾料，不僅能滿足過濾及反沖洗性能的要求，還可以節(jié)省反沖洗水量，降低運行費用。 為考察在相同粒徑的條件下,沸石和石英砂去除濁度效果的差別,對投加混凝劑并經(jīng)沉淀濁度在5-10NTU的沉淀水進行過濾除濁對比試驗。在相同的濾層高度和濾速(8m/h)的條件下，試驗結(jié)果見圖2?？芍?，沸石過濾去除濁度的效果均明顯好于石英砂，這與濾料的外表面的性質(zhì)有關(guān)。沸石的外表面較石英砂要粗糙得多，具有更好的過濾水中懸浮固體和膠體物質(zhì)的性能。因此，采用沸石代替砂濾池中的砂濾料,不會降低砂濾池原來去除濁度的主要功能。