沸石优化改性与去除氨氮效果

沸石优化改性与去除氨氮效果

沸石作为一种廉价的非金属矿物在工业催化及环境保护领域中应用已久，其改性研究与合成、应用开发都大幅度推动了沸石化学的发展。天然沸石经过改性，可以明显提高其孔隙率及表面活性, 提高吸附性能、离子交换性能及交换量等，从而提高其使用价值。改性沸石包括范围很广，从经简单的离子交换处理直到结构完全崩塌而得到的产品都属于改性沸石的范围。一般来说，沸石改性技术有两种类型：一类是对沸石骨架元素的改性，另一类是对非骨架元素的改性。对骨架元素的改性包括酸碱处理改性等，对非骨架元素的改性包括离子交换改性、沸石内配位化学、表面活性剂改性等。

沸石的吸附力不仅仅靠表面的色散力, 还有内部较大的静电力。这种静电力, 主要是因为沸石晶格孔穴中分布有阳离子，同时部分格架氧也具有负电荷，从而形成强大的电场，沸石因为色散力和静电力的共同作用，故其吸附力特别强大，故其对氨氮具有强大的吸附效应，吸附主要去除水中分子态的氨氮。

分别称取10 g粒径为58~ 120 m 的天然沸石入马弗炉中，在200、300、400、500 或700°C温度下处理2 h，取出放入干燥器中冷却至室温密封保存。分别称取10 g天然沸石，在室温下分别在 200 m L浓度为 200 g /L 的 NaCl、Kcl和 CaCl2 溶液中处理24 h，多次洗涤改性沸石至中性，过滤后在 105°C的烘箱中烘 2 h, 冷却至室温密封保存。

加热可使沸石的孔穴和通道中的水分子、碳酸盐和有机物除去，使内表面积增大, 从而可提高沸石的吸附能力。由下图可以看出, 经过200~ 400°C条件焙烧改性后, 沸石的氨氮吸附量略微提高，高于400°C后吸附量明显下降，说明沸石的结构已经被破坏。

但目前沸石改性存在以下问题：沸石改性成本昂贵，应继续深入研究，寻找低成本、高效率的改性方法；由于种种原因，中国虽然有丰富的沸石资源，但是沸石改性技术现在大多仍处于实验室研究阶段，应用于实际的技术并不多，下一步应通过中试和生产性试验，积累改性技术的最佳工艺条件，使其在环境保护、污染治理及化工催化方面发挥更重要的作用。