天然沸石和改性沸石在废水处理中的应用研究

沸石的种类多种多样，且结构复杂，是一种含有 水和碱（或碱土金属）的铝硅酸盐矿物，具有多孔道 的架状结构。它天然无污染，有广泛的资源，大量的 储备，价格便宜且易于获得，并且可以通过再生来重 复使用。其中可以分为两大类：天然沸石和合成沸 石。１７５６年，天 然 沸 石 被 首 次 发 现［１３］。 沸 石 的 独 特性使其具有多种特点，例如可以吸附、离子交换、分 离、耐酸碱、耐辐射、干燥和催化等。因此它可广泛用 于环境保护、化学工业、农业、畜牧业、轻工业、石油加 工、建材工业和高科技尖端技术等领域中［４６］。
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第 ４８卷第 ５期 ２０１９年 ５月
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专论与综述
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．５ Ｍａｙ２０１９
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天然沸石和改性沸石在废水处理中的应用研究
左思敏，荆肇乾，陶梦妮，陶正凯，王印
（南京林业大学 土木工程学院，江苏 南京 ２１００３７）
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｚｅｏｌｉｔｅａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｚｅｏｌｉｔｅｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＺＵＯＳｉｍｉｎ，ＪＩＮＧＺｈａｏｑｉａｎ，ＴＡＯＭｅｎｇｎｉ，ＴＡＯＺｈｅｎｇｋａｉ，ＷＡＮＧＹｉｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）
１５２５０９８６００３，Ｅ－ｍａｉｌ：５１０３１１９６２＠ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联系人：荆肇乾（１９７５－），博士，教授，从事水污染控制技术研究。电话：１３９１５９６７５６９，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｑｊｉｎｇ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
第 ５期
左思敏等：天然沸石和改性沸石在废水处理中的应用研究
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氮浓度、与沸石的接触时间、溶液的温度及 ｐＨ等是 影响沸石除去氨大量的 研究，通过一系列实验确定了沸石投加量、溶液中氨
收稿日期：２０１８０９３０ 基金项目：国家科技支撑计划项目（２０１５ＢＡＬ０２Ｂ０４）；住房和城乡建设部科学技术项目（２０１５Ｋ７０１２） 作者简介：左思敏（１９９４－），女，江苏南通人，南京林业大学研究生，师从荆肇乾教授，从事水污染控制技术研究。电话：
天然沸石在环境污染治理方面具有很大的潜 力，特别地，在废水处理领域具有广阔的前景。作为 一种在废水处理过程中的常用水处理剂，广泛应用 于废水处理中的脱氮、除磷、除氟、除有机污染物和
除重金属污染物等［７８］。
１ 天然沸石在废水处理中的应用
１．１ 脱氮 含氮废水的处理对于防止水体富营养化尤为重
要。目前，实现工业废水的脱氮方法主要有生化方 法、物理化 学 方 法、沸 石 吸 附 方 法 和 离 子 交 换 方 法 等。沸石骨架中存在某些空穴和孔隙，这决定了它 们具有吸附和离子交换作用 。沸 ［１，９１０］ 石除去氨氮 的机理是非离子氨的吸附和离子氨的离子交换。通 常认为非离子氨的吸附是主要的，因为氨是极性分 子，并且沸石的表面带负电，因此其对氨具有较强吸 附作用 。 ［４，７，１１］
摘 要：综述了天然沸石和改性沸石在废水处理中的脱氮、除磷、除氟、除有机污染物和重金属污染物等的应用研 究；探讨了沸石的高温改性、酸改性、碱改性、盐改性和复合改性等的改性沸石方法；并对能够使沸石再生的物理 法、化学法、电化学法和生物法进行了比较。同时，对天然沸石和改性沸石在废水处理中的进一步发展提出了一定 的看法和思考。 关键词：天然沸石；改性沸石；废水处理；沸石再生 中图分类号：ＴＱ６４９．４＋５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０５－１１３６－０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｚｅｏｌｉｔｅａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｚｅｏｌｉｔｅｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｓｕｃｈａｓｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌ，ｆｌｕｏｒｉｄｅｒｅｍｏｖａｌ，ｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓａｎｄｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｚｅｏｌｉｔｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｃｉｄｍｏｄｉｆｉｃａ ｔｉｏｎ，ａｌｋａｌｉｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｓａｌｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉ ｃａｌ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｔｈａｔｃａｎｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｚｅｏｌｉｔｅａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｓｏｍｅｔｈｏｕｇｈｔｓｏｎ ｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎａｔｕｒａｌｚｅｏｌｉｔｅａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｚｅｏｌｉｔｅｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌｚｅｏｌｉｔｅ；ｍｏｄｉｆｉｅｄｚｅｏｌｉｔｅ；ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｚｅｏｌｉｔｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
张璐等 研 ［１２］ 究了天然沸石对煤化工废水中氨 氮的去除及影响因素，结果表明，天然沸石对煤化工 废水中的氨氮有较好的吸附去除能力，随着时间的 变化，氨氮去除速率由快转为缓慢并最终达到吸附 平衡，去除率由 １９％提高到 ２８％；氨氮去除率随着 沸石投量的增大而提高且基本不受温度的影响；天 然沸石对废水中氨氮的去除在碱性条件下更有利， 经过 ６级吸附，去除率可达到 ６８％。饶力［１３］研究了 天然沸石对氨氮废水吸附特性的实验，结果表明，沸 石吸附氨氮过程的最适 ｐＨ为 ７～８；沸石对氨氮吸 附容量与比表面积和总孔体积的大小有较大影响并 且呈正相关关系；沸石的投加量越大，其去除氨氮的 效率越高；而沸石对氨氮的吸附容量随着沸石投加 量的改变则与之相反。 １．２ 除磷