沸石的離子交換性能

沸石的離子交換性能

離子交換是沸石的重要性能之一。在沸石晶格的孔（腔）中，K、Na、Ca和水分子等陽(yáng)離子與晶格結(jié)合不緊密，容易與周圍水溶液中的陽(yáng)離子交換，交換后的沸石晶格結(jié)構(gòu)不受破壞。據(jù)調(diào)查，斜發(fā)沸石巖石對(duì)NH4 離子的總交換量在50~220mmol/100g之間，K 離子的總交換量一般在9~26mg/g之間，少數(shù)在9mg/g以下，絲光沸石對(duì)NH4 離子的總交換量一般在50~188.73mmol/100g之間，沸石離子交換容量大于9mg/a，比沸石離子交換容量大得多，這是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其他特性決定的。

你真的了解沸石在人工濕地中的關(guān)鍵作用嗎？

你真的了解沸石在人工濕地中的關(guān)鍵作用嗎？跟著紅花山沸石廠家的小編一起來(lái)看看吧。近年來(lái)，如何科學(xué)、合理地選擇人工濕地系統(tǒng)基質(zhì)填料已成為濕地設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的重要組成及“核心”。傳統(tǒng)人工濕地的多數(shù)填料脫氨氮、除磷效果有限，而天然礦物材料——沸石因其具有內(nèi)外比表面大、多孔穴規(guī)律的特征使其擁有較強(qiáng)的吸附與離子交換能力，在實(shí)際項(xiàng)目表現(xiàn)中，已被證明可有效提高與強(qiáng)化脫氨除磷效果。

人工濕地水污染治理的選擇

盡管地球上有足夠的淡水資源可滿足全人類的需求，然而據(jù)2018年的數(shù)據(jù)顯示，地球上仍有10%的人口缺乏安全的飲用水，約40%的人缺乏基本的衛(wèi)生設(shè)施。據(jù)估計(jì)，每年有150萬(wàn)兒童因缺乏飲用水和衛(wèi)生設(shè)施而。因此聯(lián)合國(guó)宣布，獲取清潔飲用水和衛(wèi)生設(shè)施是一項(xiàng)基本人權(quán)。

當(dāng)前，各國(guó)均已對(duì)水污染問(wèn)題重視并對(duì)其改善，但從整體來(lái)看依舊存在著一定問(wèn)題，并嚴(yán)重危害了地區(qū)居民的公眾健康。傳統(tǒng)污水處理方法通常需要將污水引至一個(gè)大型污水處理廠再進(jìn)行集中處理，這是一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程，成本和能耗都較高。如歐洲污水處理廠商管理總長(zhǎng)超過(guò)220萬(wàn)千米的污水管道和大約7萬(wàn)座污水處理廠；美國(guó)總發(fā)電量的3%要用于污水處理。

人工濕地系統(tǒng)作為近年流行的新型污水處理技術(shù)，其逼真地模擬了自然濕地，以增強(qiáng)凈化水的物理和化學(xué)過(guò)程為目標(biāo)，具有無(wú)能耗 、運(yùn)行成本低、便于管理等優(yōu)勢(shì)，能夠適應(yīng)不同地區(qū)的自然環(huán)境及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件的技術(shù)，且易于維護(hù)，有利于提高生物多樣性和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，能夠帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境收益。

對(duì)此，如何選擇填料的類型，是確保人工濕地污染物去除功能和長(zhǎng)效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。早期人工濕地常采用的填料基質(zhì)，包括天然土壤、壤質(zhì)砂土和砂質(zhì)壤土等，其很難達(dá)到理想的重金屬與有機(jī)污染物去除效果；另外，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后濕地系統(tǒng)易發(fā)生堵塞情況。在此背景下，人們開始深入研究與選擇更優(yōu)的濕地基質(zhì)填料，以強(qiáng)化人工濕地對(duì)污染物的去除能力。

沸石礦物的天然特性

沸石是在很早就被發(fā)現(xiàn)的礦石，迄今為止它已經(jīng)應(yīng)用于很多領(lǐng)域，比如：水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼料添加劑、污水處理等。但是我們很多人對(duì)它還是不太了解或是了解不多，今天紅花山的小編就為大家講解一下沸石的天然特性，讓大家更深入了解一下吧。

沸石是可以作為礦物質(zhì)補(bǔ)充劑和凈水器的，水需要與天然礦物混合，可以用來(lái)將水帶回其自然狀態(tài)的突出礦物質(zhì)之一，符合有效、經(jīng)濟(jì)和髙效的自然標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)這種獨(dú)特礦物質(zhì)及其在水凈化方面的應(yīng)用， 通過(guò)獨(dú)特的陽(yáng)離子交換能力，從內(nèi)部和外部的所有水性環(huán)境中去除所有有害毒愫。

1、陽(yáng)離子交換：沸石粉是世界上維一的負(fù)電荷礦物之一，使其能夠具有所謂的陽(yáng)離子交換能力。蕞突出的特性，使其成為理想的解du劑，當(dāng)多個(gè)帶正電荷的化合物或元素在帶負(fù)電荷的主體如沸石上發(fā)生交換，蕞常見的可交換陽(yáng)離子是鈣，鎂，鉀和鈉，在捕獲和結(jié)合對(duì)生命有害的元素的同時(shí)釋放有益元素的能力使得沸石成為選擇性和智能吸附體內(nèi)有毒元素的理想礦物質(zhì)。

2、吸收和吸附：具有開放的骨架分子結(jié)構(gòu)，這意味著它非常多孔，可以吸收55％的自身重量，使其成為虛擬的分子海綿。孔隙深入到分子層中，導(dǎo)致高表面積，這些孔的深度連續(xù)有效吸收，沸石粉具有高內(nèi)表面積，物理強(qiáng)度和離子交換性能，因其對(duì)重金屬，放涉性元素和許多其他有害生命元素的特殊吸收能力。在吸收時(shí)不會(huì)膨脹，蜂窩狀分子結(jié)構(gòu)高吸收而不損失其結(jié)構(gòu)完整性。

沸石原料的改性與處理方法

從性能看，沸石可以借助陽(yáng)離子對(duì)晶體電場(chǎng)、酸堿性以及孔道的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)想要的調(diào)整，從而達(dá)到對(duì)其性質(zhì)的改變，以及改善沸石吸附離子和交換離子的能力，一般來(lái)說(shuō)，沸石原料的改性技術(shù)包括水溶液交換法和固態(tài)離子交換法。

水溶液交換法是蕞常用的離子交換方法。沸石與某金屬的鹽水溶液結(jié)合后的離子交換過(guò)程如下所示。

A?Z? B?→B Z? A?

其中A 為沸石陽(yáng)離子，Z-為沸石的骨架，B 則為鹽溶液金屬陽(yáng)離子。為了實(shí)現(xiàn)交換程度的提升，可以進(jìn)行間歇式的多次交換，交換后需進(jìn)行過(guò)濾及洗滌，之后進(jìn)行二次交換，鹽溶液中的金屬陽(yáng)離子經(jīng)過(guò)多次交換后達(dá)到所需的要求。離子交換過(guò)程中，為了保證陽(yáng)離子將沸石中的陽(yáng)離子交換出來(lái)，需要保證陽(yáng)離子和沸石中的陽(yáng)離子類型相同，同時(shí)需要嚴(yán)格控制交換溫度、物質(zhì)的濃度、物質(zhì)的用量和溶液的pH值等。水溶液交換方法也存在一定的缺陷，在將金屬離子引入到沸石中的同時(shí)，交換時(shí)間較長(zhǎng)，交換工作完成后需要重點(diǎn)處理交換后的鹽溶液，另外溶液中還有一些不穩(wěn)定的離子不能交換到沸石中。

固態(tài)離子交換方法為沸石的改性工業(yè)創(chuàng)造了新的路徑，將沸石和金屬氯化物或金屬氧化物充分混合，之后經(jīng)過(guò)高溫焙燒，通過(guò)水蒸氣處理，滿足改性需求。鹽中的陰離子會(huì)影響固態(tài)反應(yīng)，金屬氯化物在反應(yīng)過(guò)程中也會(huì)生產(chǎn)易揮發(fā)的物質(zhì)HCI，可以進(jìn)一步促進(jìn)交換反應(yīng)的進(jìn)行，固態(tài)離子交換法可以克服溶液離子交換法中的問(wèn)題，應(yīng)用前景十分廣闊。

上述改性方法充分應(yīng)用離子交換性能，主要是應(yīng)用改性劑中的陽(yáng)離子交換沸石中的陽(yáng)離子，保證其轉(zhuǎn)換為陽(yáng)離子型的沸石。