沸石生物功能和作用機(jī)理

沸石生物功能和作用機(jī)理

沸石（Zeolite）是一種硅鋁酸鹽礦物，其主要成分是 SiO2（約含 65％），另外還含有 Al、Ca、Mg、K、Na、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Se、Co、Mo 等多種動物生長所需要的常量元素及微量元素， 這些元素均是以可交換的離子狀態(tài)存在，能被畜禽吸收利用。1756年瑞典礦物學(xué)家Crred在玄武巖中發(fā)現(xiàn)沸石，由于其在加熱至熔融狀態(tài)時(shí)伴有沸騰現(xiàn)象，故稱為沸石。沸石是 50 多種沸石族礦物的總稱，有天然沸石和人工合成沸石兩大類。 目前發(fā)現(xiàn)的天然沸石有 40 多種，應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)的主要有斜發(fā)沸石和絲光沸石等，而加工成沸石粉的多為斜發(fā)沸石。我國從1972年在浙江省縉云縣發(fā)現(xiàn)天然沸石礦床以來，相繼在全國21個(gè)省、自治區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)150多處沸石礦床。有許多學(xué)者進(jìn)行了沸石飼喂畜禽的生產(chǎn)試驗(yàn)。

天然沸石在水處理中的應(yīng)用|沸石的水處理作用

天然沸石在水處理中的應(yīng)用|沸石的水處理作用

一、天然沸石脫氮

含氮廢水的處理對于防止水體富營養(yǎng)化尤為重要。目前，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的脫氮方法主要有生化方法、物理化學(xué)方法、沸石吸附方法和離子交換方法等。沸石骨架中存在某些空穴和孔隙，這決定了它們具有吸附和離子交換作用。沸石除去氨氮的機(jī)理是非離子氨的吸附和離子氨的離子交換。通常認(rèn)為非離子氨的吸附是主要的，因?yàn)榘笔菢O性分子，并且沸石的表面帶負(fù)電，因此其對氨具有較強(qiáng)吸附作用。

研究了天然沸石對氨氮廢水吸附特性的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明， 沸石吸附氨氮過程的適pH為7-8；沸石對氨氮吸附容量與比表面積和總孔體積的大小有較大影響并且呈正相關(guān)關(guān)系；沸石的投加量越大，其去除氨氮的效率越高；而沸石對氨氮的吸附容量隨著沸石投加量的改變則與之相反。

二、天然沸石除磷

研究人員通過研究沸石的除磷性能實(shí)驗(yàn)表明，沸石具有吸附劑的功能且能夠除磷，即使 pH 值較廣時(shí)，沸石也可有效去除廢水中的磷，當(dāng)沸石投加量、原水磷的濃度、磷的各種存在形態(tài)有所變化時(shí)，磷去除率也隨之改變。而部分研究人員研究了天然沸石除磷的影響因素實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，沸石對磷的去除率隨著沸石用量和接觸時(shí)間的增加而增加，達(dá)到峰值后再投加沸石和增加接觸時(shí)間，去除率逐漸下降。

三、天然沸石除有機(jī)污染物

由于工業(yè)的迅猛發(fā)展，例如有機(jī)工業(yè)、精細(xì)化工和高分子工業(yè)的迅速發(fā)展，使得水中有機(jī)污染物更加復(fù)雜和繁多。天然沸石能夠去除廢水中的有機(jī)污染物是因?yàn)槠湮侥芰χ饕捎袡C(jī)物分子的極性和大小所決定。其中沸石更容易吸附極性分子和較小分子直徑的；此外，如果有機(jī)物分子含有極性基團(tuán)或可極化基團(tuán)， 其可以強(qiáng)烈地吸附在沸石的表面上并因此被去除。通過實(shí)驗(yàn)利用活性炭、沸石來去除飲用水中的有機(jī)污染物，結(jié)果表明，沸石可以代替一些活性炭作為吸附劑，沸石深度處理飲用水的能力部分甚至優(yōu)于活性炭。

天然沸石在農(nóng)業(yè)上提高磷的釋放能力

沸石本身含磷很少,有的沸石只含有微量的磷,但沸石或沸石交換體通過沸石上的吸附性陽離子和磷礦石中的Ca2 進(jìn)行交換以重新釋放石灰性土壤中累積的難溶性磷。

斜發(fā)沸石可使磷肥緩慢釋放岀來;銨飽和沸石可以改善土壤供磷狀況,提高磷肥利用率,其溶解石灰性土壤中難溶性磷的能力是對照的4.8~12.9倍,使土壤有效磷増加。在南方酸性土壤上,土壤對磷的固定能力比較強(qiáng),磷肥有效性低。

如果將沸石和磷礦粉混合施用,一方面可減少速i效磷被鐵和鋁圊定;另一方面又可以促進(jìn)磷礦石中磷的釋放,效果優(yōu)于過磷酸鈣;但在酸性較強(qiáng)的土壤上,因沸石有次生固磷作用,土壤有效磷增加不明顯。在堿性土壤上,沸石可減少水溶性磷轉(zhuǎn)化為磷酸八鈣。

沸石可吸收水溶性和弱酸溶性磷,沸石施入土壤后可明顯増加土壤的吸磷量,沸石增加的吸磷量有60%~80%是很容易釋放的,所以沸石的施用不但不會造成土壤有效磷的固定,而且還可以促進(jìn)土壤有效磷的釋放。

但沸石吸附的陽離子種類不同,其釋放難溶性磷的能力也相差較大。各種陽離子釋磷能力依次為Al-沸石>Na-沸石>NH-沸石>K-沸石>Mg-沸石>Ca-沸石。

沸石具有吸附性、離子交換性、催化和耐酸耐熱等性能，因此被廣泛用作吸附劑、離子交換劑和催化劑，也可用于氣體的干燥、凈化和污水處理等方面。沸石還具有“營養(yǎng)”價(jià)值。在飼料中添加5%的沸石粉，能使禽畜的生長加快，體壯肉鮮，產(chǎn)蛋率高。

一些相關(guān)研究已經(jīng)證明，沸石作為飼料添加劑可以促進(jìn)豬生長的性能，并且不會對豬的健康產(chǎn)生負(fù)i面影響。在飼料中加人1%-2%的低比例天然斜發(fā)沸石可以對豬的生長產(chǎn)生顯著影響。含有沸石的飼料可以改善豬的平均日增重和/或者飼料轉(zhuǎn)化率，也可以提高母豬的生產(chǎn)性能。飼料中加入沸石可以減緩食物通過消化道的速度，從而提高營養(yǎng)的利用率。