沸石在水处理中的应用

文章编号：!#$%&’(（’!）!$!!)$)沸石在水处理中的应用!高俊敏，郑泽根，王琰，豆俊峰（重庆大学*区应用科学与技术系，重庆))+）摘要：介绍了天然沸石的结构特性，在水处理中的应用情况及应用前景，并对今后的研究工作提出了一些建议。关键词：天然沸石；吸附；水处理；应用中图分类号：,#!(-’!.%文献标识码：/沸石是一种天然而价廉的多孔矿物质，可用作催化剂、干燥剂、水质软化剂、吸附剂、离子交换剂等。工业上常用作分子筛，用来净化气体、石油及废水处理，海水提钾、淡化、硬水软化等。国内外对沸石的晶体结构、化学物理特性等材料学方面的研究较多，尤其是高硅沸石作为分子筛催化剂在催化领域的研究应用较多，但在水处理中的应用研究相对较少。本文就沸石的结构特性，在水处理中的应用情况和应用前景等作简单的介绍。!沸石的结构及其化学物理特性沸石是一种含水架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质，是沸石族矿物的总称。它包括三十多种含沸石水的钙、钠以及钡、钾的铝硅酸盐矿物。常见的主要矿物有钠沸石、钙沸石、方沸石、束沸石、浊沸石、毛沸石、斜发沸石、丝光沸石等，它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。其化学通式可表示为：（01，2）!·（31，45，*1，67⋯⋯）·［/8!.’49#$（!.’）:’#］·;<’:。其中，!为碱金属离子个数，为碱土金属离子个数，=表示硅铝离子个数之和，;表示水分子数［!］。构成沸石骨架的最基本结构是硅氧（49:)）四面体和铝氧（/8:)）四面体。在这种四面体中，中心是硅（或铝）原子，每个硅（或铝）原子的周围有)个氧原子，各个硅氧四面体通过处于四面体顶点的氧原子互相连接起来，形成所谓的巨大分子。其中在铝氧四面体中由于一个氧原子的价电子没有得到中和，使得整个铝氧四面体带有一负电荷，为保持电中性，附近必须有一个带正电荷的金属阳离子（6.）来抵消（通常是碱金属或碱土金属离子），这些阳离子和铝硅酸盐结合相当弱，具有很大的流动性，极易和周围水溶液中的阳离子发生交换作用，交换后的沸石结构不被破坏。沸石的这种结构决定了它具有离子交换性和交换的选择性，而骨架49:))>被/8:)+>同晶交换产生的剩余电荷使其具有催化性能。沸石具有空旷的骨架结构，晶穴体积约为总体积的)?@+?，独特的晶体结构使其具有大量均匀的微孔，孔径大多在!=;以下。其均匀的微孔与一般物