热改性沸石对模拟废水脱氮除磷效果研究
摘 要 沸石不仅在自然界中广泛分布，而且在水和废水处理中也得到广泛的应用。该文介绍了天然沸石的几种主要改性方法，包括物理改性、酸改性、碱改性、盐改性、稀土改性和有机阳离子表面活性剂改性。讨论了应用以上改性沸石去除废水中氮和磷的机理，回顾了改性沸石强化废水脱氮除磷效果的性能研究，并展望了改性沸石今后进一步的研究方向和应用前景。
关键词 沸石 热改性 脱氮 除磷
一、文献综述
氮磷营养盐造成的水体富营养化问题日益严重，导致太湖等湖泊连续发生蓝藻爆发，因而废水中氮和磷含量的控制问题日渐受到重视。天然沸石因其在地壳中丰富的储备、低廉的成本、较强的离子交换和选择吸附性能，在水处理系统中得到了广泛的应用。相对城镇污水而言，富营养化水体氮、磷浓度很低，很难用传统的污水处理方法对其进行处理 目前主要采用人工合成湿地法和生物原位吸收法对富营养化水体进行治理，在实际应用中也仍存在诸多问题。
沸石是一种天然廉价的多孔性非金属矿物，是结晶阴离子型碱土或碱金属铝硅酸盐 。我国沸石矿产资源相当丰富，保有储量为 27. 8 亿 t，资源总量约为 100 亿 t 以上 。目前已发现的天然沸石达 40 多种，沸石的成分不同，吸附性能也各有差合成沸石两大类。天然沸石由于分子孔道中存在水分子和其他一些杂质，实际交换容量较低，将其直接沸石内孔结构进行改造。天然沸石经过改性后，可以明显提高其空隙率及表面活性，从而大大提高吸
吸附性能及离子交换性能通过合适的手段对沸石进行预处理是必要的。有研究表明，沸石吸附法是很好的污水处理方法［5］，高效的吸附性和无毒无害的特点使其得到越来越广泛的应用。本实验旨在探寻一种能有效去除富营养化水体氮、磷的热改性沸石，并对该沸石吸附氮、磷的动力学特性进行研究，为将沸石用于去除富营养化或其他景观水体中氮、磷的实际应用提供科学依据。
1.1沸石的介绍
沸石骨架主要由氧硅（SiO4） 四面体和氧铝（AlO4）[8]四面体通过顶点的氧原子相互联接而成。由于 AlO4 产生的过量负电荷，需要由阳离子来中和，因此沸石内部通道和空隙中存在可交换的阳离子，且与沸石骨架联系较弱。天然沸石孔径一般在0.4 nm 左右，大于这个孔径的分子和离子将不能进入。NH4 的离子半径为 0.286 nm，可以进入沸石的内部孔道进行离子交换，因此天然沸石对氨氮有较强的选择吸附性。但是天然沸石形成时由于受外界环境条件的影响，孔道不够均匀且相互连通的程度也较差，孔道因含杂质而阻塞。为提高天然沸石的吸附、离子交换等性能，必须对天然沸石进行改性处理。另外水中的磷主要以磷酸盐的形式存在，沸石硅铝结构带负电荷，对磷酸盐的吸附性差。研究沸石改性提高对磷的去除，是推广沸石这种环境友好型材料用于水处理的关键。
