摘要：沸石是一種具有(you)優異的吸附及(ji)離(li)子交換性能(neng)的硅鋁酸鹽礦物(wu)，其(qi)在環(huan)境(jing)治理中(zhong)有(you)著(zhu)廣泛的應用(yong)前景。本(ben)文介紹(shao)了(le)(le)沸石在環(huan)境(jing)領域(yu)內(nei)尤(you)其(qi)是在污水(shui)(shui)處理中(zhong)的應用(yong)研(yan)究進展，總結了(le)(le)沸石在去(qu)除水(shui)(shui)中(zhong)氨氮、有(you)機污染物(wu)、重(zhong)金屬離(li)子、放射性物(wu)質、氟等方(fang)面的應用(yong)。

沸(fei)石(shi)是(shi)自然界(jie)中(zhong)廣泛(fan)(fan)存在(zai)的(de)一類鋁硅酸鹽礦物，其(qi)種(zhong)類繁多，結(jie)構(gou)復雜，主要(yao)由硅氧(yang)及鋁氧(yang)骨(gu)架組(zu)成。沸(fei)石(shi)獨特的(de)結(jie)構(gou)和(he)(he)晶體化學(xue)性質，使其(qi)具有吸(xi)附、離子交換、催化以及耐酸堿、耐輻(fu)射和(he)(he)密(mi)度(du)小(xiao)等特點，可作為濾料(liao)、離子交換劑(ji)、吸(xi)附劑(ji)等廣泛(fan)(fan)應用(yong)(yong)于日用(yong)(yong)化工、環(huan)(huan)境保(bao)護、石(shi)油加工等領域。沸(fei)石(shi)是(shi)一種(zhong)環(huan)(huan)境友(you)好材(cai)料(liao)，應用(yong)(yong)沸(fei)石(shi)處(chu)理污(wu)水，不會對環(huan)(huan)境造成二次污(wu)染(ran)(ran)。因此，以沸(fei)石(shi)作為污(wu)水處(chu)理材(cai)料(liao)，對解決我國日益嚴峻的(de)水環(huan)(huan)境污(wu)染(ran)(ran)及水資(zi)源短缺問(wen)題(ti)(ti)具有重(zhong)要(yao)的(de)現實(shi)意義。波濤凈水綜(zong)述了(le)沸(fei)石(shi)在(zai)污(wu)水處(chu)理中(zhong)的(de)應用(yong)(yong)研(yan)(yan)究(jiu)進(jin)展(zhan)(zhan)，同時提出了(le)目前需要(yao)解決的(de)問(wen)題(ti)(ti)，并對今后的(de)研(yan)(yan)究(jiu)工作進(jin)行了(le)展(zhan)(zhan)望。

1、沸石的(de)結構特征(zheng)

沸(fei)石(shi)是堿金(jin)屬和堿土金(jin)屬的(de)(de)含水網狀鋁(lv)硅(gui)酸鹽物(wu)質(zhi)，是沸(fei)石(shi)族(zu)礦(kuang)物(wu)的(de)(de)總稱。它包括30多種(zhong)含結晶水的(de)(de)鈣(gai)、鈉(na)以及(ji)鋇、鉀(jia)的(de)(de)鋁(lv)硅(gui)酸鹽礦(kuang)物(wu)。其中常(chang)見的(de)(de)礦(kuang)物(wu)有鈉(na)沸(fei)石(shi)，鈣(gai)沸(fei)石(shi)，方沸(fei)石(shi)、束(shu)沸(fei)石(shi)、濁沸(fei)石(shi)、毛(mao)沸(fei)石(shi)、斜(xie)發沸(fei)石(shi)、絲光沸(fei)石(shi)等。沸(fei)石(shi)的(de)(de)基本構成單元是硅(gui)氧四面體(ti)(ti)和鋁(lv)氧四面體(ti)(ti)。

沸(fei)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)結構可分(fen)為(wei)3個部分(fen)：鋁(lv)(lv)硅(gui)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)架(jia)(jia)、架(jia)(jia)中(zhong)(zhong)相(xiang)互(hu)連(lian)接(jie)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)隙（孔(kong)道或空(kong)穴(xue)）以及(ji)在孔(kong)道或空(kong)穴(xue)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)水(shui)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。每個硅(gui)氧四面體(ti)(ti)通過(guo)(guo)處(chu)于四面體(ti)(ti)頂點的(de)(de)(de)(de)氧原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)互(hu)相(xiang)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)，形成許多寬闊的(de)(de)(de)(de)孔(kong)道和(he)(he)空(kong)穴(xue)，這(zhe)是(shi)沸(fei)石(shi)(shi)(shi)與其(qi)他(ta)架(jia)(jia)狀硅(gui)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)礦物的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同之處(chu)。在鋁(lv)(lv)氧四面體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)，鋁(lv)(lv)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)是(shi)三價，從而(er)使(shi)氧原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)電(dian)價沒有(you)得到完全中(zhong)(zhong)和(he)(he)，導致(zhi)電(dian)荷(he)(he)不(bu)(bu)平衡，使(shi)整(zheng)個鋁(lv)(lv)氧四面體(ti)(ti)帶負電(dian)。為(wei)保持(chi)電(dian)中(zhong)(zhong)性(xing)(xing)，需要(yao)用(yong)正電(dian)荷(he)(he)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)來(lai)補償。補償離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)主要(yao)為(wei)堿金屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)堿土金屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，如Na、Ca、Sr、Ba、K、Mg等金屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。這(zhe)些(xie)陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)鋁(lv)(lv)硅(gui)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)結合相(xiang)當(dang)弱，具有(you)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)流動(dong)性(xing)(xing)，較(jiao)易與其(qi)他(ta)陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)發生交換作用(yong)，且交換后的(de)(de)(de)(de)沸(fei)石(shi)(shi)(shi)結構不(bu)(bu)被(bei)破壞。因而(er)沸(fei)石(shi)(shi)(shi)具有(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)比(bi)表面積和(he)(he)較(jiao)強的(de)(de)(de)(de)吸附交換性(xing)(xing)能，其(qi)吸附量遠遠超過(guo)(guo)其(qi)他(ta)物質。沸(fei)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)空(kong)穴(xue)和(he)(he)孔(kong)道大(da)小(xiao)均勻(yun)，直徑(jing)在0.3-1nm之間，凡小(xiao)于這(zhe)個直徑(jing)的(de)(de)(de)(de)物質能被(bei)吸附，而(er)大(da)于這(zhe)個直徑(jing)的(de)(de)(de)(de)物質則被(bei)排除(chu)在外(wai)不(bu)(bu)被(bei)吸附，因而(er)沸(fei)石(shi)(shi)(shi)具有(you)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)篩選擇性(xing)(xing)吸附的(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing)。

2、沸石(shi)在污水(shui)處理中(zhong)的應用

沸石在(zai)應用上具有價廉、環境友(you)好和(he)高性(xing)能的(de)特點，被廣泛用作催化劑、吸附劑、離子交(jiao)換劑和(he)改良(liang)劑，在(zai)污(wu)水處理方面得(de)到了廣泛的(de)研究和(he)應用，特別是(shi)在(zai)高氟(fu)水、工業污(wu)水等方面取得(de)了不少(shao)研究成果。

2.1 沸石在污水處理(li)中的機理(li)

應(ying)用(yong)(yong)(yong)沸(fei)石處理(li)污(wu)水中(zhong)的(de)氨(an)氮、有機物(wu)、金屬(shu)離(li)子等的(de)作用(yong)(yong)(yong)機理(li)主要(yao)為吸(xi)附(fu)作用(yong)(yong)(yong)和離(li)子交(jiao)換(huan)作用(yong)(yong)(yong)，這2種作用(yong)(yong)(yong)可同時(shi)發(fa)生或單(dan)獨發(fa)生，這主要(yao)與污(wu)染物(wu)的(de)特性有關。沸(fei)石去(qu)除污(wu)水中(zhong)污(wu)染物(wu)的(de)機理(li)見表(biao)1。

表1 沸石在污水處(chu)理(li)中的機理(li)

2.2 沸石在污水處理中的應用(yong)

2.2.1 去除污水中氨氮

當水(shui)體中(zhong)(zhong)(zhong)氨(an)氮濃度高時，會(hui)造成(cheng)(cheng)藻類(lei)過度繁殖(zhi)，消耗水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的溶(rong)解氧(yang)，導致水(shui)體富營養化(hua)，對魚類(lei)和其他(ta)水(shui)生(sheng)(sheng)動物造成(cheng)(cheng)毒(du)害，破(po)壞水(shui)環境(jing)，水(shui)體富營養化(hua)的結果(guo)不僅會(hui)造成(cheng)(cheng)給(gei)水(shui)處理(li)中(zhong)(zhong)(zhong)消毒(du)劑的耗量增加，而(er)且(qie)出(chu)廠水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)氨(an)氮的存(cun)在使給(gei)水(shui)管(guan)網中(zhong)(zhong)(zhong)較易繁殖(zhi)微生(sheng)(sheng)物，形成(cheng)(cheng)生(sheng)(sheng)物膜腐蝕管(guan)道(dao)。另外，微生(sheng)(sheng)物氧(yang)化(hua)過程中(zhong)(zhong)(zhong)形成(cheng)(cheng)的生(sheng)(sheng)物轉化(hua)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)產物亞硝酸鹽氮對人體健(jian)康也會(hui)帶(dai)來一定(ding)風(feng)險。因此，有(you)效地去除氨(an)氮成(cheng)(cheng)為水(shui)處理(li)的重(zhong)要內(nei)容之一。

利用(yong)(yong)沸石的(de)(de)離子交換性(xing)能，可(ke)有效地去除(chu)水體中的(de)(de)氨氮，并且沸石再(zai)生容易，只需(xu)用(yong)(yong)NaCl洗脫即可(ke)，因此是一種經濟(ji)可(ke)行的(de)(de)方(fang)法。

對(dui)利用(yong)沸(fei)(fei)石(shi)去(qu)(qu)除污水中的(de)氨(an)氮國內(nei)外已有較廣泛(fan)的(de)研究(jiu)，沸(fei)(fei)石(shi)對(dui)氨(an)氮的(de)去(qu)(qu)除機(ji)理為對(dui)非(fei)離子氨(an)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)作(zuo)用(yong)和對(dui)離子氨(an)的(de)離子交(jiao)換作(zuo)用(yong)，一般(ban)認(ren)為對(dui)非(fei)離子氨(an)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)作(zuo)用(yong)占主要(yao)地位。其(qi)原因是氨(an)為極性分子，而沸(fei)(fei)石(shi)表面帶負電，因此(ci)對(dui)氨(an)具有較強的(de)吸(xi)附(fu)(fu)作(zuo)用(yong)。

以斜發沸石為例，其對陽離子交換的順序為：Cs⁺＞Rb⁺＞K⁺＞NH₄⁺＞Na⁺＞Li⁺＞Sr²⁺=Ba²⁺＞Ca²⁺＞Fe³⁺＞Al³⁺＞Mg²⁺。在上述各種陽離子共存的溶液中，除Cs⁺、Rb⁺、K⁺外，優先吸附的是NH₄⁺，可見斜發沸石對NH₄⁺有較(jiao)強(qiang)的(de)吸(xi)附(fu)作用。對(dui)斜發沸石(shi)的(de)離子交換過程影響(xiang)較(jiao)大的(de)因素主要有：pH、交換溫(wen)度(du)、水力負荷率、沸石(shi)粒徑、污水組(zu)成和交換床(chuang)高度(du)等。此外，沸石(shi)的(de)預處理(li)對(dui)沸石(shi)離子交換性(xing)能也(ye)有較(jiao)大的(de)影響(xiang)。

國內外研究者對應用沸石除氨氮的應用條件、再生工藝等進行了大量試驗和研究。由于沸石對NH₃極性分子有很強的(de)親(qin)和力(li)，20世紀70年代(dai)初日本就開始實(shi)施(shi)采用“沸石過濾(lv)法(fa)”這項專利技(ji)術處理生(sheng)活污水(shui)。他們還將沸石巖粉與羥甲基纖維素(su)、水(shui)玻璃等黏合劑一起加熱發泡(pao)制(zhi)備成多孔狀(zhuang)水(shui)質凈化(hua)劑，該(gai)水(shui)質凈化(hua)劑也得(de)到了廣泛應用。

2.2.2 去除(chu)污水(shui)中有機污染(ran)物

微量有(you)機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)是水體中不能(neng)忽視的重要(yao)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)，近年來(lai)受到廣泛研究(jiu)。研究(jiu)者發現，沸石(shi)對有(you)機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)的吸(xi)(xi)附能(neng)力(li)主要(yao)取決于(yu)有(you)機(ji)物(wu)(wu)分子(zi)的極(ji)性(xing)和大小。極(ji)性(xing)分子(zi)較非極(ji)性(xing)分子(zi)更易被吸(xi)(xi)附；而(er)隨著分子(zi)直徑的增加(jia)，被吸(xi)(xi)附進(jin)入孔穴的機(ji)會逐漸(jian)減小。含有(you)極(ji)性(xing)基(ji)(ji)團或(huo)含有(you)可極(ji)化基(ji)(ji)團的有(you)機(ji)物(wu)(wu)分子(zi)，能(neng)與沸石(shi)表面發生強烈(lie)的吸(xi)(xi)附作用。一些常見的有(you)機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)，如酚類、苯(ben)胺(an)、氨(an)基(ji)(ji)酸等可被沸石(shi)吸(xi)(xi)附而(er)去除。

紡織(zhi)工(gong)業廢(fei)水(shui)(shui)是較難處(chu)理(li)(li)的(de)(de)一種廢(fei)水(shui)(shui)，不僅(jin)因為其組成(cheng)成(cheng)分變化(hua)較大，而且有顏色，對環(huan)境危害較大。應用沸(fei)石對其進(jin)行處(chu)理(li)(li)，有較明(ming)顯的(de)(de)去(qu)(qu)除效(xiao)果。波濤凈水(shui)(shui)研究了(le)天(tian)然(ran)沸(fei)石對水(shui)(shui)中(zhong)染料(liao)類有機(ji)污(wu)染物(wu)的(de)(de)去(qu)(qu)除效(xiao)果，并(bing)與(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)進(jin)行了(le)比較。其研究表(biao)明(ming)：天(tian)然(ran)沸(fei)石對水(shui)(shui)體中(zhong)非極(ji)性(xing)(xing)溶(rong)解(jie)度小的(de)(de)染料(liao)類有機(ji)物(wu)的(de)(de)去(qu)(qu)除效(xiao)果不如活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，但是它能有效(xiao)地吸附(fu)水(shui)(shui)中(zhong)極(ji)性(xing)(xing)強而分子(zi)質量(liang)較小的(de)(de)溶(rong)解(jie)性(xing)(xing)有機(ji)物(wu)，而這些正是活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)劑的(de)(de)弱點。因此，將活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)與(yu)天(tian)然(ran)沸(fei)石配(pei)合使用能充(chong)分發揮各(ge)自(zi)的(de)(de)優點，起(qi)到互補的(de)(de)作用。沸(fei)石去(qu)(qu)除水(shui)(shui)中(zhong)有機(ji)污(wu)染物(wu)的(de)(de)效(xiao)果見表(biao)2。

表2 沸石去除水中有機污染物的效果

2.2.3 去除污水(shui)中重金屬(shu)離子(zi)

沸石本身的結構特征和配位鍵不平衡，決定了沸石能夠作為陽離子交換劑使用。將天然沸石用食鹽水改性處理后完全可以作為硬水軟化的離子交換劑。據體積效應，沸石中的Ca²⁺、Mg²⁺等二價離子被Na⁺還原置換后，由于小離子Na⁺通過沸石內部通道時，空間位阻小，比較容易進入通道，并向通道內擴散，且內擴散速度較快，這就使沸石具有更大的離子交換能力和軟化硬水的功能。研究者認為，沸石具有綜合治理受污染水源的功能，不僅能去除水中的Ni²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等重金(jin)屬離子，并且(qie)也能同(tong)時去除油類和其他有機物。

Cd、Hg、Pb等重金屬離子是水環境中的重要污染物，對人體及環境有巨大的風險。其去除方法有活性炭吸附法、溶劑萃取法和離子交換法等。然而天然沸石是去除Cd、Hg、Pb等重金屬離子的一種新興的廉價離子交換劑。用絲光沸石和斜發沸石去除Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Hg²⁺等的效果較佳。特別是用(yong)NaOH、HCl和NaCl處(chu)理過的活(huo)化沸石，其(qi)吸(xi)附交換性能可顯著提(ti)高。用(yong)沸石吸(xi)附交換下來(lai)的重金屬離子，還可濃縮回收，沸石經(jing)再生處(chu)理也可循(xun)環使用(yong)。

2.2.4 去除污水中放射性(xing)物質

原子能工(gong)業廢(fei)料中所釋放的(de)放射性元素會嚴重威脅人體健康(kang)，沸(fei)石(shi)對某(mou)些放射性元素有很好的(de)吸附能力，并且沸(fei)石(shi)本身不受(shou)輻射的(de)影響。因(yin)此可用沸(fei)石(shi)作為(wei)吸附劑和離子交換劑來處理(li)放射性污染(ran)物。

沸石在該領(ling)域的應用主要集中在2個(ge)方(fang)面：高(gao)放射性廢(fei)物的去除；放射性廢(fei)物的長期貯存。

離子交(jiao)換技術在(zai)該(gai)領域的較(jiao)早(zao)應用(yong)之一是(shi)用(yong)來去除和純化放(fang)射(she)性(xing)同位(wei)(wei)(wei)素(su)。與(yu)有(you)機離子交(jiao)換樹脂(zhi)相比，天然沸(fei)石更具優越性(xing)，例如能(neng)夠抵抗(kang)由電離輻射(she)作用(yong)引(yin)起(qi)的樹脂(zhi)降(jiang)解(jie)等。同時，沸(fei)石可用(yong)于(yu)長期貯存長壽(shou)命的放(fang)射(she)性(xing)同位(wei)(wei)(wei)素(su)，所采用(yong)的辦法是(shi)將沸(fei)石干(gan)燥并(bing)且(qie)密封(feng)在(zai)一個容器里，在(zai)高溫下，吸附放(fang)射(she)性(xing)同位(wei)(wei)(wei)素(su)，再將沸(fei)石玻(bo)璃化從而(er)降(jiang)低浸瀝速率。

有關人士指出，斜發沸石對于放射性物質¹³⁷Cs的選擇性比其他的堿元素和堿土元素陽離子高得多。1個柱容積的斜發沸石可以從含24mg/L Ca²⁺和Mg²⁺的50000柱容積的水中去除¹³⁷Cs，其去除率為99%，而且交換了¹³⁷Cs的沸(fei)石(shi)可直接作(zuo)為放射(she)源使(shi)(shi)用。為了(le)不使(shi)(shi)放射(she)性(xing)物質污染擴散，通過熔化沸(fei)石(shi)，可以使(shi)(shi)放射(she)性(xing)離子(zi)長久地固定在沸(fei)石(shi)晶格內，因為熔化態沸(fei)石(shi)的小晶片溶解過程緩慢，失去1%的放射(she)性(xing)物質需要500a。

2.2.5 降低水體中(zhong)氟含(han)量(liang)

我國高氟(fu)水(shui)(shui)分布廣泛，許多地區出現過地區性(xing)飲水(shui)(shui)型氟(fu)中毒事件，長(chang)期飲用(yong)高氟(fu)水(shui)(shui)可引起齲齒病或(huo)骨(gu)骼的(de)慢性(xing)病，對人體危(wei)害甚(shen)大。因此(ci)改善水(shui)(shui)質，飲用(yong)適宜含氟(fu)水(shui)(shui)是預防地方性(xing)氟(fu)病發生的(de)根本(ben)措(cuo)施(shi)。

目(mu)前水(shui)體降(jiang)氟(fu)方(fang)法較多，可(ke)根據原理分為3大類(lei)：混凝沉淀法（投(tou)藥法）、濾層(ceng)吸(xi)附法和電化(hua)學(xue)法。前2類(lei)方(fang)法主要針對氟(fu)離子含(han)量(liang)較高，而(er)(er)其他污(wu)染物(wu)含(han)量(liang)相(xiang)對較低(di)或符合(he)飲用(yong)水(shui)標準(zhun)的(de)高氟(fu)水(shui)地(di)區(qu)；而(er)(er)第3類(lei)方(fang)法主要針對氟(fu)離子含(han)量(liang)較高，而(er)(er)其他污(wu)染物(wu)含(han)量(liang)相(xiang)對也較高，不符合(he)飲用(yong)水(shui)標準(zhun)的(de)高氟(fu)-苦咸(xian)水(shui)地(di)區(qu)。但(dan)上述方(fang)法均存在一定的(de)弊端，在實際(ji)中難以推廣使用(yong)。由此一種新型的(de)降(jiang)氟(fu)材料活化(hua)沸(fei)石正越來越受到人們的(de)關注。

天然沸石本身的除氟能力甚低，它只靠沸石含有的Al³⁺起吸附作用。所以，在用天然沸石除氟前需要先對其進行活化處理，以提高其性能。天然沸石經一系列物理化學方法的預處理活化后，對氟離子可具有高選擇交換性能，吸附氟后的沸石可再生，并可反復使用。用斜發沸石制作的吸附過濾器除氟，處理后出水不僅含氟量符合國家規定的飲用水標準（F≤1mg/L），而且濁度、Fe、Hg、總硬度都得到了改善，處理費用不超過0.5元/m³。研究者發現沸石除氟(fu)有很多(duo)優點，即可有效地去除含氟(fu)量不同的(de)原水(shui)(shui)中(zhong)的(de)氟(fu)，使處(chu)理后(hou)(hou)的(de)水(shui)(shui)澄清、透明，處(chu)理成本低，裝(zhuang)置(zhi)簡單，管(guan)理方便，再生簡易，而(er)且處(chu)理后(hou)(hou)水(shui)(shui)的(de)含氟(fu)量可達到國家飲用(yong)水(shui)(shui)標(biao)準。

3、沸石的再生

當(dang)沸石的交(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)能力或選擇吸(xi)附容(rong)量達(da)到飽和(he)后，其交(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)能力和(he)吸(xi)附能力隨之消(xiao)失，在此(ci)情況(kuang)下需(xu)要對(dui)沸石進行(xing)再(zai)生(sheng)處理，以(yi)恢復其吸(xi)附和(he)交(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)能力，使(shi)其得以(yi)循(xun)環使(shi)用(yong)，既可節約成本(ben)，又(you)不污染(ran)環境。失效沸石的再(zai)生(sheng)方法主要有(you)物理法、化學法和(he)生(sheng)物法。

3.1 物理再生(sheng)法

物理再(zai)生(sheng)方法是指(zhi)將吸附飽(bao)和的沸(fei)石高溫灼(zhuo)燒，灼(zhuo)燒后再(zai)用惰性氣體反(fan)向(xiang)吹掃來(lai)去除沸(fei)石吸附的有機雜質，以達到再(zai)生(sheng)目的。通(tong)過(guo)物理再(zai)生(sheng)，一方面(mian)使(shi)其孔洞和孔穴(xue)中的吸附物隨溫度(du)的上升而被去 除；另一方面(mian)使(shi)其孔道(dao)得以疏通(tong)、比(bi)表(biao)面(mian)積恢復，使(shi)沸(fei)石表(biao)面(mian)的某些陽離子(zi)重新被激活(huo)，更多的可交換離子(zi)暴(bao)露在沸(fei)石表(biao)面(mian)，由此吸附能(neng)力(li)得以恢復。

將(jiang)處(chu)理(li)過印染廢(fei)水的(de)多(duo)(duo)孔質(zhi)沸(fei)石顆粒干燥后置(zhi)于立式窯內，于650℃下煅燒(shao)(shao)20min，以除去被(bei)吸附(fu)的(de)有機染料(liao)，恢復其多(duo)(duo)孔結構。實驗表明(ming)，此類灼燒(shao)(shao)方(fang)法不會對環境造成二次(ci)污(wu)染，再生(sheng)效果(guo)較(jiao)好，可(ke)達到(dao)與初(chu)次(ci)使用時基本一致的(de)吸附(fu)效果(guo)。

3.2 化學再生(sheng)法(fa)

化學(xue)再生(sheng)(sheng)法是指將吸附飽和(he)的(de)沸石(shi)，經(jing)過(guo)化學(xue)試劑或(huo)(huo)溶(rong)液浸泡(pao)后再經(jing)沖(chong)洗和(he)烘干(gan)而使沸石(shi)達到(dao)再生(sheng)(sheng)的(de)方法。常用(yong)的(de)再生(sheng)(sheng)液有KCl、NaCl、HCl或(huo)(huo)NaOH等單一(yi)溶(rong)液或(huo)(huo)其中兩者的(de)組合。在一(yi)些(xie)情況(kuang)下(xia)，單獨使用(yong)鈉鹽做(zuo)再生(sheng)(sheng)劑效果(guo)不理想(xiang)，特(te)別是多次反復交換，使得沸石(shi)骨(gu)架結構遭到(dao)一(yi)定程度的(de)破(po)壞，再生(sheng)(sheng)效果(guo)明顯降低。再生(sheng)(sheng)過(guo)程一(yi)般包括洗滌、過(guo)濾、浸泡(pao)、沖(chong)洗、清洗以及烘干(gan)等。

3.3 生(sheng)物再(zai)生(sheng)法(fa)

目前，國內(nei)對(dui)沸石(shi)生(sheng)(sheng)物再(zai)生(sheng)(sheng)的研究主要(yao)見于(yu)(yu)吸(xi)附(fu)銨(an)沸石(shi)的再(zai)生(sheng)(sheng)，其(qi)生(sheng)(sheng)物再(zai)生(sheng)(sheng)要(yao)靠(kao)硝化(hua)細菌(jun)(jun)的硝化(hua)作用(yong)(yong)完成。其(qi)主要(yao)機理(li)為以應用(yong)(yong)沸石(shi)作為微生(sheng)(sheng)物載(zai)體，使(shi)硝化(hua)細菌(jun)(jun)附(fu)于(yu)(yu)其(qi)表面生(sheng)(sheng)長(chang)，由于(yu)(yu)硝化(hua)細菌(jun)(jun)的硝化(hua)作用(yong)(yong)，水(shui)相中的氨氮濃度逐漸降低(di)，促使(shi)交換(huan)(huan)平(ping)衡發生(sheng)(sheng)逆轉，使(shi)已(yi)被交換(huan)(huan)吸(xi)附(fu)在沸石(shi)上的氨氮被水(shui)中其(qi)他陽離子交換(huan)(huan)下來(lai)，被硝化(hua)細菌(jun)(jun)利用(yong)(yong)，從而使(shi)沸石(shi)再(zai)生(sheng)(sheng)。

采用生物方法再生時，沸石所吸附的離子或被生物轉化，或被溶液中Na⁺等陽離子置換，使(shi)再生得以完成。其反(fan)應過(guo)程(cheng)為：

NH4⁺+2O₂→NO3^-+2H⁺+H₂O（1）

離子交換過程（以再生液所含陽離子是Na⁺為例）為：

[Z]NH4⁺+Na⁺↔[Z]Na⁺+NH4⁺（2）

式(shi)中：Z表示(shi)沸石。式(shi)（1）與(yu)式(shi)（2）結合，生物(wu)協同作用下(xia)的銨沸石再生為：

[Z]NH4⁺+2O₂+Na⁺→[Z]Na⁺+NO₃^-+2H⁺+H₂O（3）

由式（3）可知，微生物的硝化作用降低了水相中NH4⁺濃度，打破了NH4⁺在沸石和水相間的化學平衡，促使反應（2）向右進行，NH4⁺不斷地從沸石上解 吸下來，直至建立新的平衡。進人溶液中的NH4⁺則由硝化作用氧化為NO₃^-。

3.4 再生方(fang)法評價

 對沸石的物理、化學及生物再(zai)生方法(fa)的特(te)點進行了評價，結(jie)果見表(biao)3。

表3 再生方法評價

4、沸石在污水(shui)處理中(zhong)的應用前景

采用沸(fei)(fei)石(shi)處理(li)污水(shui)(shui)(shui)(shui)具(ju)有(you)成本(ben)低、處理(li)效果好(hao)、環境友好(hao)的(de)(de)(de)(de)特點(dian)，因(yin)而沸(fei)(fei)石(shi)被認為是(shi)一(yi)種有(you)較大(da)(da)發展空間的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)材(cai)料。作為一(yi)種新型的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質凈(jing)化劑，其正由實(shi)驗室研(yan)究(jiu)走向工業化、商品化生(sheng)產(chan)過程中。隨著對沸(fei)(fei)石(shi)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)深入，其在未(wei)來的(de)(de)(de)(de)發展中，尤(you)其在水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)方面將有(you)更廣(guang)闊的(de)(de)(de)(de)前(qian)景。但(dan)是(shi)從(cong)目前(qian)來看，國內外有(you)關沸(fei)(fei)石(shi)處理(li)污水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)絕大(da)(da)多數還(huan)僅局限于實(shi)驗室規模，對于實(shi)際(ji)污水(shui)(shui)(shui)(shui)中污染(ran)物的(de)(de)(de)(de)吸附處理(li)研(yan)究(jiu)較少。而實(shi)際(ji)污水(shui)(shui)(shui)(shui)來源不同(tong)，成分復雜，需根據具(ju)體情(qing)況對沸(fei)(fei)石(shi)確定合理(li)的(de)(de)(de)(de)改性方法和再生(sheng)方法，這將是(shi)改性沸(fei)(fei)石(shi)研(yan)究(jiu)中需要解決的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)問題。

沸(fei)石作為一種新型的(de)水處(chu)理劑，要(yao)(yao)廣泛應用(yong)還(huan)需要(yao)(yao)做大量(liang)深(shen)入(ru)的(de)研究工作，建議在以下幾方面開展研究：

（1）研究生(sheng)產、制備(bei)低成本(ben)新型沸石的方法，使(shi)其更具經濟性、適用性和推廣性。

（2）尋找(zhao)經濟(ji)有(you)效的(de)(de)活化(hua)再生(sheng)方法。生(sheng)物(wu)再生(sheng)是近幾年來研(yan)究的(de)(de)一(yi)個新熱點，應加(jia)強沸石生(sheng)物(wu)再生(sheng)的(de)(de)研(yan)究。

（3）開展沸(fei)石與其他(ta)技術相結合、優勢互(hu)補的污水處理方(fang)法(fa)的研究。

（4）加強對沸石(shi)去除水體(ti)污染物(wu)的機(ji)理(li)研(yan)究，為沸石(shi)應(ying)用提供理(li)論(lun)基(ji)礎。

（5）研(yan)究沸石處理各種污水的(de)較(jiao)佳工(gong)藝條件，確定有關的(de)運行(xing)參(can)數，推(tui)廣已成熟(shu)的(de)應用性極強的(de)研(yan)究成果(guo)。

我(wo)國沸石資源(yuan)豐富，來源(yuan)廣泛，深入開展(zhan)沸石在(zai)多種環(huan)境(jing)介質中(zhong)的(de)(de)應(ying)用(yong)研究，推動(dong)它在(zai)環(huan)境(jing)保護中(zhong)的(de)(de)應(ying)用(yong)，具有廣闊的(de)(de)前景(jing)和深遠的(de)(de)意義。