天然沸石改性技术及其在废水处理中的应用

天然沸石改性技术及其在废水处理中的应用
在浩繁的水处理技术中，吸附法因具有操作简便，能耗低，去除
效果好，选择性高等优势已成为一种理想的废水处理技术。

开发低成本、高效的吸附剂是吸附法的核心。

与其他人工合成的高效吸附剂相比，低
成本的天然吸附剂具有更高的经济效益与环保价值。

天然沸石中的丰富孔隙和通道以及表面的负电性使其对阳离子具
有很好的吸附本领，而对阴离子几乎没有吸附本领。

这极大地限制了天
然沸石在去除水中阴离子污染物的应用。

为此，已开展了很多对天然沸
石进行改性的讨论，以期提高对阴离子的亲和力。

表面改性是用于提高
天然沸石对阴离子污染物亲和力的有效方式。

天然沸石的表面改性机理
不同的改性方法会对沸石的物理化学特性产生不同的影响，例如
更改沸石内部孔结构和尺寸，还有亲疏水性和表面官能团等。

物理改性
的重要目的是去除沸石表面的一些杂质，加添比表面积。

化学改性的目
的为：（1）去除杂质和疏通孔通道，以促进目标物的进入和转移过程，（2）引入新的官能团以更改沸石的表面性质，例如疏水性，从而供给
用于去除目标污染物的新结合位点。

复合改性可以通过组合多种改性方式达到协同改性的目的。

为了
能够更好的兼顾制备成本与去除效果间的平衡，采纳复合改性的方式提
高天然沸石对水中阴离子污染物的吸附本领是一种较好的选择。

中国矿大（北京）张春晖团队对天然沸石及其改性形式的吸附性
能和机理进行了全面分析和总结。

结果表明，改性沸石对阴离子污染物
具有良好的吸附本领，重要是由于表面改性丰富了沸石的吸附位点和官
能团以及疏通了多孔结构。

因此，可以通过调整孔径或在沸石的内外部
结构中引入合适的官能团来进一步提高吸附本领。

但沸石在实际废水处理中依旧存在诸多挑战。

例如，天然沸石的
孔径通常属于微孔范畴，微孔孔径小于阴离子的半径，这会拦阻它们在
沸石内部的迁移和扩散，不利于吸附过程。

且实际废水中的成分多而杂多变，沸石易受共存离子和pH值的影响，造成吸附效果欠佳，甚至结构破坏等问题。

此外，吸附饱和后的沸石，若不经适当的处置，可能还会转化为新的污染源。

因此，张春晖团队提出一些策略来应对存在的挑战：
（1）表面改性方法会对天然沸石的理化性质产生影响。

复合改性是改善天然沸石对阴离子吸附性能的有效途径。

例如，通过引入介孔材料，以扩大沸石的孔径，提高阴离子在沸石内部结构中的扩散效率。

通过引入对目标污染物具有亲和力的官能团，以丰富沸石的吸附位点并提高吸附选择性。

（2）将天然沸石与其它水处理工艺或材料结合可有效提高其在实际废水处理中的应用潜力。

实际废水中的污染成分多而杂多变，多种材料/工艺的联合使用已成为提高实际废水处理效果的主流方式。

含有天然/改性沸石的材料或组合工艺已被广泛用于废水、生活污水、河流和湖泊等处理中。

天然沸石及其改性形式在实际废水处理中具有良好的应用前景。

沸石组合工艺/材料在废水处理中的应用
（3）沸石的改性、再生过程可能会涉及到有毒溶剂，对环境和人体健康造成巨大危害。

应找寻一种安全、无污染的制备和再生方案，或开发一种稳定的封装方法作为最后和安全处理沸石的应用方案。