摘要：主要介紹了(le)沸(fei)(fei)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)工(gong)藝特(te)性及其(qi)在(zai)水(shui)處理(li)中的(de)(de)(de)應用(yong)。沸(fei)(fei)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)、離(li)子交換(huan)等特(te)性使(shi)其(qi)可用(yong)于去(qu)除廢水(shui)中的(de)(de)(de)氨、氮、重金屬等污(wu)染物。我國及江西省沸(fei)(fei)石(shi)(shi)礦(kuang)產(chan)資源相(xiang)(xiang)對豐富，價格(ge)相(xiang)(xiang)對低廉，廣(guang)泛開發利用(yong)沸(fei)(fei)石(shi)(shi)處理(li)廢水(shui)，具有廣(guang)闊的(de)(de)(de)應用(yong)前(qian)景。

表面(mian)極性強的(de)(de)多(duo)孔性含水(shui)鋁硅(gui)酸鹽晶體的(de)(de)統稱為沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，它(ta)是(shi)一種(zhong)(zhong)天(tian)然(ran)廉價的(de)(de)多(duo)孔物質，具有比表面(mian)積大(da)，表面(mian)粗糙，截污能力強等特性。我國已(yi)經(jing)發(fa)(fa)現的(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)以斜發(fa)(fa)沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、絲光(guang)沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)為主(zhu)(zhu)，其中(zhong)(zhong)大(da)多(duo)數分布于我國東(dong)部及中(zhong)(zhong)部地(di)區，另還在不(bu)(bu)同(tong)省市發(fa)(fa)現菱沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、方沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、片沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、鈣十字沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、濁沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、鈉(na)沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等10余(yu)種(zhong)(zhong)不(bu)(bu)同(tong)種(zhong)(zhong)類(lei)的(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。全國共(gong)有21個地(di)區發(fa)(fa)現沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)150多(duo)處，其中(zhong)(zhong)已(yi)經(jing)開采的(de)(de)多(duo)達50余(yu)處，其中(zhong)(zhong)江西地(di)區以斜發(fa)(fa)沸(fei)(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)為主(zhu)(zhu)，包括撫州、贛州、吉(ji)安等地(di)。

1 沸(fei)石概述

沸(fei)(fei)(fei)石中(zhong)主要含有Na、Ca及少數的(de)K.Mg等金(jin)屬離(li)(li)子。其晶(jing)格中(zhong)的(de)孔(kong)穴里的(de)Na、Ca.K等陽離(li)(li)子的(de)格架結構并不(bu)(bu)緊密，若(ruo)溶于(yu)水里，易與周圍水溶液(ye)里的(de)陽離(li)(li)子發生交換(huan)作用，且交換(huan)后的(de)沸(fei)(fei)(fei)石結構并不(bu)(bu)被破(po)壞，故(gu)沸(fei)(fei)(fei)石不(bu)(bu)僅(jin)可被陽離(li)(li)子交換(huan)，而且由于(yu)結構不(bu)(bu)受(shou)破(po)壞，還可以再生重復(fu)利(li)用。

2 沸石的工(gong)藝特性

1)吸附性能(neng)

由于(yu)(yu)大多數(shu)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)孔(kong)穴、通(tong)道占沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)總體(ti)積(ji)一般都不(bu)小于(yu)(yu)50%，且具(ju)有(you)大量的(de)(de)均(jun)勻微孔(kong)，加上其(qi)特殊(shu)的(de)(de)分子結(jie)構(gou)易形成靜電引力。當(dang)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)(zhong)占大多數(shu)體(ti)積(ji)的(de)(de)孔(kong)穴、通(tong)道有(you)空缺時，沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)即會表現出(chu)較強的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力。沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)孔(kong)穴、通(tong)道中(zhong)(zhong)還含(han)有(you)一定(ding)數(shu)量的(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)水，當(dang)溫度(du)加熱(re)到200℃~500℃左右沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)水即可(ke)逸出(chu)，此(ci)時沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)得到活化(hua)。活化(hua)的(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)，在(zai)一定(ding)的(de)(de)物(wu)理(li)化(hua)學條件(jian)下，即可(ke)選擇性(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)其(qi)它物(wu)質。選擇性(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)即是指能小于(yu)(yu)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)直徑(jing)的(de)(de)分子可(ke)被(bei)(bei)吸(xi)附(fu)(fu)，而大于(yu)(yu)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)直徑(jing)的(de)(de)分子被(bei)(bei)隔離(li)在(zai)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)(shi)(shi)外部。

2)離子交換性能。

沸石(shi)的(de)空間結(jie)(jie)構是(shi)硅\鋁氧四面(mian)體，其(qi)結(jie)(jie)構中(zhong)(zhong)空穴里的(de)K、Na、Ca等陽(yang)離(li)子和水分子與格架(jia)結(jie)(jie)合得(de)不緊，氧原子中(zhong)(zhong)有(you)的(de)價鍵未(wei)得(de)到中(zhong)(zhong)和，使(shi)整(zheng)個沸石(shi)帶有(you)負(fu)電(dian)。因此，為(wei)保證沸石(shi)的(de)電(dian)中(zhong)(zhong)和性，其(qi)可與周(zhou)圍(wei)水溶液里的(de)陽(yang)離(li)子發生交(jiao)換作用，且交(jiao)換后的(de)沸石(shi)結(jie)(jie)構并不被破壞。同樣，沸石(shi)的(de)離(li)子交(jiao)換性能也具(ju)有(you)選(xuan)擇性。

3)催化性能(neng)

沸石(shi)具(ju)有很大的(de)(de)吸附表(biao)面(mian)(mian)，當某種(zhong)反(fan)(fan)應物(wu)寄附于沸石(shi)表(biao)面(mian)(mian)時，其大孔穴可容(rong)納(na)一定數量的(de)(de)物(wu)質，從而促(cu)使化(hua)學反(fan)(fan)應在其表(biao)面(mian)(mian)加速(su)進行。且反(fan)(fan)應生成的(de)(de)新物(wu)質還可以(yi)從沸石(shi)內部釋放出(chu)來(lai)，整個過程并不(bu)破壞沸石(shi)的(de)(de)結構(gou)。因(yin)此，沸石(shi)可作(zuo)為某些(xie)化(hua)學反(fan)(fan)應的(de)(de)催化(hua)劑(ji)或催化(hua)載體。

4)其它性能及(ji)改性

沸石除了具(ju)(ju)有(you)吸附、離(li)子(zi)交換、催(cui)化性(xing)能(neng)外，還具(ju)(ju)有(you)熱(re)穩(wen)定性(xing)和(he)耐酸性(xing)等其它(ta)性(xing)能(neng)。不同種類的沸石的熱(re)穩(wen)定性(xing)和(he)耐酸性(xing)等均有(you)所不同。

通常(chang)沸石(shi)(shi)應用(yong)(yong)可(ke)先將其(qi)進(jin)行改性(xing)，其(qi)中常(chang)用(yong)(yong)的改性(xing)方法包括化(hua)學藥劑處(chu)(chu)理、加熱(re)處(chu)(chu)理、酸(suan)堿處(chu)(chu)理等。改性(xing)可(ke)使沸石(shi)(shi)的比表面積增加、吸附能力(li)增強、表面活(huo)性(xing)增加,離子交換(huan)能力(li)增強等，從(cong)而使沸石(shi)(shi)得到更(geng)多的應用(yong)(yong)。

3 沸石在水處(chu)理中的(de)應用

沸石(shi)具有無毒、廉價并可再生等(deng)優點，若能(neng)應用于水處(chu)理(li)中，不但能(neng)有效(xiao)地利用其吸附、離子(zi)交換(huan)等(deng)性能(neng)，還能(neng)有效(xiao)降低水處(chu)理(li)的(de)成本。沸石(shi)及經過改性處(chu)理(li)的(de)沸石(shi)應用于水處(chu)理(li)主要(yao)包括(kuo)以下幾個(ge)方面。

1)利用沸(fei)石去(qu)除氨、氮和磷

沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)在水處理(li)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)較(jiao)為(wei)廣泛，其(qi)(qi)中(zhong)應用(yong)(yong)廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)利(li)用(yong)(yong)其(qi)(qi)脫氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)。而(er)對(dui)(dui)磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)是(shi)因(yin)為(wei)其(qi)(qi)較(jiao)強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)。不同種類的(de)(de)(de)(de)(de)天然沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)對(dui)(dui)氨氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)和(he)磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)離子(zi)去(qu)除(chu)(chu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)不同。其(qi)(qi)中(zhong)斜(xie)發沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)氨氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)去(qu)除(chu)(chu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)較(jiao)強(qiang)(qiang)。剛(gang)接(jie)觸污(wu)水時(shi)，沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)和(he)離子(zi)交換(huan)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)較(jiao)強(qiang)(qiang)，對(dui)(dui)氨氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)、磷(lin)(lin)(lin)較(jiao)強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)率。而(er)隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)延長，沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)本身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)逐漸下降。與(yu)此同時(shi)，在污(wu)水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)一長，沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)表面(mian)容易形成生(sheng)物(wu)(wu)膜，此生(sheng)物(wu)(wu)膜對(dui)(dui)氨氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)及磷(lin)(lin)(lin)亦有很(hen)強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)。此外，沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)可利(li)用(yong)(yong)物(wu)(wu)理(li)化(hua)學(xue)(xue)法、化(hua)學(xue)(xue)法等進行改性，增強(qiang)(qiang)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)、離子(zi)交換(huan)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，從而(er)使其(qi)(qi)對(dui)(dui)氨氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)更強(qiang)(qiang)。鑒于(yu)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)以氨氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)及磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，常將沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)用(yong)(yong)于(yu)富營養化(hua)水體的(de)(de)(de)(de)(de)治理(li)當中(zhong)，也可選用(yong)(yong)適宜(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)作(zuo)為(wei)濕地(di)處理(li)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)填(tian)料(liao)，不僅解決了填(tian)料(liao)成本的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制，也有效地(di)利(li)用(yong)(yong)濕地(di)填(tian)料(liao)對(dui)(dui)有害物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)。另(ling)外，還(huan)可利(li)用(yong)(yong)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)對(dui)(dui)污(wu)泥進行脫氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)(lin)處理(li)。

2)沸石(shi)去除水(shui)中的重金屬(shu)離子

除了利用天(tian)然或改性的(de)(de)沸(fei)石(shi)(shi)脫氮(dan)除磷外，經實驗研究發現，改性后的(de)(de)沸(fei)石(shi)(shi)對(dui)重金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)去除效(xiao)果較好。通常利用酸(suan)堿處(chu)理(li)后的(de)(de)沸(fei)石(shi)(shi)，也(ye)可(ke)利用NaCl對(dui)其進行了改性。改性后沸(fei)石(shi)(shi)對(dui)污水中鉛、鋅、鎘、鎳、銅(tong)、銫、鍶等(deng)均具(ju)有吸(xi)附(fu)作用。被沸(fei)石(shi)(shi)吸(xi)附(fu)交換的(de)(de)重金(jin)屬(shu)(shu)離(li)子(zi)可(ke)濃(nong)縮回收。此外，用于(yu)去除重金(jin)屬(shu)(shu)離(li)子(zi)的(de)(de)沸(fei)石(shi)(shi)經處(chu)理(li)后仍可(ke)被再生使用。與一般的(de)(de)重金(jin)屬(shu)(shu)處(chu)理(li)方法相(xiang)比(bi)，沸(fei)石(shi)(shi)具(ju)有處(chu)理(li)能力大，處(chu)理(li)費用低等(deng)優點(dian)。

3)利用(yong)沸石去除(chu)水中的有機污染(ran)物(wu)

污(wu)(wu)(wu)水中(zhong)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)主(zhu)要的(de)(de)各(ge)種不同(tong)類(lei)(lei)型的(de)(de)有(you)機(ji)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)。沸石的(de)(de)吸附能(neng)力不僅能(neng)吸附水中(zhong)的(de)(de)氨氮及磷，還能(neng)一定程度地去除(chu)水中(zhong)的(de)(de)有(you)機(ji)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)。沸石可處(chu)理污(wu)(wu)(wu)水中(zhong)的(de)(de)極性(xing)有(you)機(ji)物(wu)，其(qi)中(zhong)包括常見的(de)(de)有(you)機(ji)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)如酚(fen)類(lei)(lei)、苯胺、氨基酸等。另外，可利用活性(xing)炭與(yu)沸石一起可提高其(qi)對(dui)水中(zhong)有(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)去除(chu)能(neng)力。

4)利用沸石(shi)去除飲用水的氟

近年(nian)來(lai)，飲(yin)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)氣(qi)含(han)量(liang)偏高越(yue)來(lai)越(yue)受到人(ren)們的(de)重視。實(shi)驗證明(ming)，利用(yong)(yong)NaOH處理后的(de)沸(fei)石對水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)氟(fu)具有一定的(de)去除(chu)能力。利用(yong)(yong)沸(fei)石處理含(han)氟(fu)水(shui)(shui)(shui)基本可達(da)到飲(yin)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)標準，且工藝簡單(dan)，處理效(xiao)率穩定，處理成本低(di)。

5)利(li)用沸石(shi)去除(chu)放(fang)射性物質

可利用沸(fei)石的(de)(de)離子交(jiao)換(huan)性(xing)(xing)能去除水中的(de)(de)放(fang)射(she)性(xing)(xing)物質。交(jiao)換(huan)了放(fang)射(she)性(xing)(xing)離子的(de)(de)沸(fei) 石被熔化后可將(jiang)放(fang)射(she)性(xing)(xing)離子永(yong)久地固定在(zai)晶格內，從(cong)而防止放(fang)射(she)性(xing)(xing)物質的(de)(de)再度污染。

4 應(ying)用前景

到目前(qian)為止(zhi)，沸(fei)(fei)石在水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)領域已有(you)一(yi)定程度的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)。但由于(yu)不(bu)(bu)同污水(shui)(shui)的(de)(de)來源各不(bu)(bu)相同，成分也相對(dui)復雜，實(shi)際操(cao)作條件(jian)的(de)(de)限制等不(bu)(bu)同因素的(de)(de)影響，使(shi)沸(fei)(fei)石應用(yong)(yong)(yong)于(yu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)暫(zan)時多(duo)數處(chu)于(yu)實(shi)驗研(yan)發階段(duan)，大面(mian)積地實(shi)際應用(yong)(yong)(yong)工程暫(zan)時較少(shao)。應加強(qiang)沸(fei)(fei)石有(you)效活化、再生方法；沸(fei)(fei)石與其他技術相結(jie)合的(de)(de)有(you)效污水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)方法；沸(fei)(fei)石水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)方面(mian)應用(yong)(yong)(yong)深(shen)層(ceng)機(ji)理(li)(li)分析等方面(mian)的(de)(de)研(yan)究。使(shi)沸(fei)(fei)石在水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)方面(mian)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)得以(yi)產業化。且我國沸(fei)(fei)石資(zi)源相對(dui)豐富，總儲量(liang)(liang)居(ju)世(shi)界(jie)前(qian)列(lie)。江西省內沸(fei)(fei)石資(zi)源也相對(dui)豐富。若(ruo)大面(mian)積地采用(yong)(yong)(yong)存量(liang)(liang)較豐富的(de)(de)沸(fei)(fei)石取代昂貴少(shao)量(liang)(liang)的(de)(de)其它水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)材(cai)料用(yong)(yong)(yong)于(yu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)領域，適應現階段(duan)中國水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)需(xu)求(qiu)。