فناوری اصلاح زئولیت طبیعی و کاربرد آن در تصفیه فاضلاب

در میان بسیاری از فناوری‌های تصفیه آب، روش جذب به دلیل مزایای بهره‌برداری ساده، مصرف انرژی پایین، اثر حذف خوب و گزینش پذیری بالا، به یک فناوری تصفیه فاضلاب ایده‌آل تبدیل شده است. توسعه جاذب های کم هزینه و با راندمان بالا هسته اصلی روش های جذب است. در مقایسه با سایر جاذب های مصنوعی با راندمان بالا، جاذب های طبیعی ارزان قیمت دارای مزایای اقتصادی بالاتر و ارزش حفاظت از محیط زیست هستند.

منافذ و کانال‌های فراوان در زئولیت‌های طبیعی و بار منفی روی سطح باعث می‌شود که ظرفیت جذب خوبی برای کاتیون‌ها و ظرفیت جذب کمی برای آنیون‌ها داشته باشند. این امر کاربرد زئولیت های طبیعی را در حذف آلاینده های آنیونی در آب بسیار محدود می کند. به همین دلیل، مطالعات زیادی در مورد اصلاح زئولیت های طبیعی به منظور افزایش میل ترکیبی با آنیون ها انجام شده است. اصلاح سطح یک راه موثر برای افزایش میل ترکیبی زئولیت های طبیعی به آلاینده های آنیونی است.

روش های مختلف اصلاح اثرات متفاوتی بر خواص فیزیکی و شیمیایی زئولیت خواهند داشت، مانند تغییر ساختار منافذ داخلی و اندازه زئولیت و همچنین گروه های عاملی آبدوست و آبگریز و سطحی. هدف اصلی اصلاح فیزیکی حذف برخی ناخالصی های سطح زئولیت و افزایش سطح ویژه است. هدف از اصلاح شیمیایی این است: (1) حذف ناخالصی ها و لایروبی کانال های منفذی برای تسهیل ورود و انتقال مواد هدف، (2) معرفی گروه های عاملی جدید برای تغییر خواص سطحی زئولیت، مانند آب گریزی، در نتیجه ایجاد سایت های اتصال جدید برای آلاینده های هدف.

اصلاح ترکیبی می تواند با ترکیب چندین روش اصلاح به هدف اصلاح هم افزایی دست یابد. به منظور تعادل بهتر هزینه آماده سازی و اثر حذف، انتخاب بهتری برای بهبود ظرفیت جذب زئولیت طبیعی به آلاینده های آنیونی در آب با استفاده از اصلاح ترکیب است.

هنوز چالش های زیادی در تصفیه عملی فاضلاب زئولیت ها وجود دارد. به عنوان مثال، اندازه منافذ زئولیت‌های طبیعی معمولاً متعلق به دسته ریز منافذ هستند که کوچک‌تر از شعاع آنیون‌ها هستند که مانع از مهاجرت و انتشار آن‌ها در داخل زئولیت می‌شود که منجر به فرآیند جذب نمی‌شود. علاوه بر این، اجزای موجود در فاضلاب واقعی پیچیده و قابل تغییر هستند و زئولیت‌ها به راحتی تحت تأثیر یون‌ها و مقادیر pH قرار می‌گیرند و در نتیجه اثرات جذب ضعیف و حتی آسیب ساختاری ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، زئولیت اشباع شده ممکن است به یک منبع آلودگی جدید تبدیل شود اگر به درستی دفع نشود.

(1) روش اصلاح سطح بر خواص فیزیکی و شیمیایی زئولیت طبیعی تأثیر می گذارد. اصلاح کامپوزیت یک روش موثر برای بهبود عملکرد جذب آنیون زئولیت طبیعی است. به عنوان مثال، با معرفی مواد مزوپور برای گسترش اندازه منافذ زئولیت و بهبود راندمان انتشار آنیون ها در ساختار داخلی زئولیت. با معرفی گروه‌های عاملی با تمایل به آلاینده‌های هدف، می‌توان مکان‌های جذب زئولیت‌ها را غنی‌سازی کرد و انتخاب‌پذیری جذب را بهبود بخشید.

(2) ترکیب زئولیت طبیعی با سایر فرآیندها یا مواد تصفیه آب می تواند به طور موثر پتانسیل کاربرد آن را در تصفیه واقعی فاضلاب بهبود بخشد. اجزای آلودگی در فاضلاب واقعی پیچیده و قابل تغییر هستند و استفاده ترکیبی از مواد/فرایندهای متعدد به روش اصلی برای بهبود اثر تصفیه واقعی فاضلاب تبدیل شده است. مواد یا فرآیندهای ترکیبی حاوی زئولیت های طبیعی/تغییر شده به طور گسترده در تصفیه فاضلاب، فاضلاب خانگی، رودخانه ها و دریاچه ها و غیره استفاده می شود.

(3) فرآیند اصلاح و بازسازی زئولیت ممکن است شامل حلال های سمی باشد که آسیب زیادی به محیط زیست و سلامت انسان وارد می کند. باید به دنبال یک طرح آماده سازی و بازسازی ایمن و بدون آلودگی بود، یا یک روش کپسوله سازی پایدار به عنوان راه حلی عملی برای دفع نهایی و ایمن زئولیت ها توسعه داده شود.