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(guò)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(dá)標(biāo)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(yùn)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(xì)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(gè)頂點(diǎn)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(guò)不同形式連接就構(gòu)成了沸石的孔道體系。陽(yáng)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(hào)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(jià)廉、環(huán)境友好和的特點(diǎn)，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(jī)物、金屬離子等的作用機(jī)理主要為吸附作用和離子交換作用，這兩種作用可同時(shí)發(fā)生或單獨(dú)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(lái)說(shuō)，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(qiáng)等特點(diǎn)，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(lái)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(diǎn)去除的對(duì)象之一。沸石具有良好的離子選擇交換性能，對(duì)氨氮去除效果會(huì)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(duì)極性有機(jī)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(duì)細(xì)菌具有富集作用。

天然沸石對(duì)水中菲的吸附作用

天然沸石對(duì)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(jī)物污染物，因其具有極強(qiáng)的致畸、致癌和致突變效應(yīng)，美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)署、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署和我國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)部等機(jī)構(gòu)已將多種PAHs列入優(yōu)先控制的有毒有機(jī)污染物黑名單。PAHs可以通過(guò)有機(jī)物不完全燃燒、廢水排放及石油泄漏等多種途徑進(jìn)入環(huán)境，還可以通過(guò)食物鏈危害人類健康。近年來(lái)隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)水環(huán)境的PAHs污染日趨嚴(yán)重。因此，有效降低水和廢水中PAHs的含量對(duì)我國(guó)水環(huán)境的污染防治具有重要的意義。目前，國(guó)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(jiǎn)單、、以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，是一種近年來(lái)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(jià)格低廉，具備較高的陽(yáng)離子交換性能。利用天然沸石的陽(yáng)離子交換能力去除水中的銨、重金屬陽(yáng)離子和陽(yáng)離子染料等陽(yáng)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(duì)水中陰離子污染物和疏水性有機(jī)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(yáng)離子表面活性劑對(duì)天然沸石的外表面進(jìn)行改性，可以顯著提高沸石對(duì)水中陰離子污染物和疏水性有機(jī)污染物的吸附能力。陽(yáng)離子表面活性劑改性沸石被認(rèn)為是一種可以同時(shí)去除水中陽(yáng)離子污染物、陰離子污染物和疏水性有機(jī)污染物等不同類型污染物的吸附劑，預(yù)計(jì)應(yīng)用前景廣闊。

陽(yáng)離子表面活性劑的濃度低于臨界膠團(tuán)

沸石的孔徑尺寸通常小于陽(yáng)離子表面活性劑的分子大小，因此采用陽(yáng)離子表面活性劑溶液對(duì)沸石進(jìn)行改性時(shí)陽(yáng)離子表面活性劑僅被負(fù)載到沸石的外表面。陽(yáng)離子表面活性劑主要是通過(guò)陽(yáng)離子交換作用和疏水作用負(fù)載到沸石表面。當(dāng)溶液中陽(yáng)離子表面活性劑的濃度低于臨界膠團(tuán)濃度時(shí)，陽(yáng)離子表面活性劑主要通過(guò)陽(yáng)離子交換和靜電吸引作用以單分子層形式被負(fù)載到沸石的外表面;當(dāng)溶液中陽(yáng)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(shí)，陽(yáng)離子表面活性劑主要通過(guò)靜電吸引作用和疏水作用以雙分子層形式被負(fù)載到沸石的外表面。

沸石濾池的凈水作用是什么?改進(jìn)和強(qiáng)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(jìn)和強(qiáng)化傳統(tǒng)的常規(guī)水處理工藝是目前控制水廠出水有機(jī)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(qiáng)，表面粗糙等特點(diǎn)。本項(xiàng)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(guò)濾去除水中濁度的作用，同時(shí)還可去除水中有毒的重金屬離子和部分溶解性的有機(jī)物。 由于沸石濾料的形狀不規(guī)則，具有較大的孔隙率。試驗(yàn)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(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，由于出水濁度增加或水頭損失升高，需要進(jìn)行反沖洗以恢復(fù)濾池的工作。試驗(yàn)表明，對(duì)試驗(yàn)所用的沸石粒徑反沖洗強(qiáng)度采用10L/s·m2，即可達(dá)到30%的膨脹率，滿足濾池反沖洗的要求。而石英砂達(dá)到同樣的膨脹率，需沖洗強(qiáng)度約12L/s·m2。試驗(yàn)期間，進(jìn)水濁度一般低于10NTU，若過(guò)濾終點(diǎn)控制在出水濁度不大于3NTU時(shí)，過(guò)濾周期可達(dá)到24-30h，經(jīng)約5min的反沖洗后，過(guò)濾出水濁度即能保持在3NTU以下。試驗(yàn)期間，未覺(jué)察到沸石濾料有破損現(xiàn)象。由試驗(yàn)可知，用沸石作為濾池濾料，不僅能滿足過(guò)濾及反沖洗性能的要求，還可以節(jié)省反沖洗水量，降低運(yùn)行費(fèi)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(duì)投加混凝劑并經(jīng)沉淀濁度在5-10NTU的沉淀水進(jìn)行過(guò)濾除濁對(duì)比試驗(yàn)。在相同的濾層高度和濾速(8m/h)的條件下，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。可知，沸石過(guò)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(guò)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(huì)降低砂濾池原來(lái)去除濁度的主要功能。