Tecnologia de modificação de zeólita natural e sua aplicação no tratamento de águas residuais
Entre muitas tecnologias de tratamento de água, o método de adsorção tornou-se uma tecnologia de tratamento de águas residuais ideal devido às suas vantagens de operação simples, baixo consumo de energia, bom efeito de remoção e alta seletividade. O desenvolvimento de adsorventes de baixo custo e alta eficiência é o núcleo dos métodos de adsorção. Em comparação com outros adsorventes sintéticos de alta eficiência, os adsorventes naturais de baixo custo apresentam maiores benefícios econômicos e valor de proteção ambiental.
Os poros e canais abundantes nas zeólitas naturais e a carga negativa na superfície fazem com que tenham boa capacidade de adsorção de cátions e pouca capacidade de adsorção de ânions. Isso limita muito a aplicação de zeólitas naturais na remoção de poluentes aniônicos na água. Por esta razão, muitos estudos têm sido realizados sobre a modificação de zeólitas naturais para aumentar a afinidade por ânions. A modificação da superfície é uma maneira eficaz de aumentar a afinidade das zeólitas naturais por poluentes aniônicos.
Diferentes métodos de modificação terão diferentes efeitos nas propriedades físicas e químicas da zeólita, como alterar a estrutura interna dos poros e o tamanho da zeólita, bem como grupos hidrofílicos e hidrofóbicos e funcionais de superfície. O principal objetivo da modificação física é remover algumas impurezas na superfície do zeólito e aumentar a área de superfície específica. O objetivo da modificação química é: (1) remover impurezas e dragar canais de poros para facilitar o processo de entrada e transferência de substâncias alvo, (2) introduzir novos grupos funcionais para alterar as propriedades de superfície do zeólito, como hidrofobicidade, proporcionando assim Novos locais de ligação para poluentes alvo.
A modificação composta pode atingir o objetivo da modificação sinérgica combinando vários métodos de modificação. A fim de equilibrar melhor o custo da preparação e o efeito de remoção, é uma escolha melhor melhorar a capacidade de adsorção do zeólito natural aos poluentes aniônicos na água por meio da modificação do composto.
Ainda existem muitos desafios no tratamento prático de águas residuais de zeólitas. Por exemplo, o tamanho dos poros das zeólitas naturais geralmente pertence à categoria de microporos, que são menores que o raio dos ânions, o que dificultará sua migração e difusão no interior da zeólita, o que não favorece o processo de adsorção. Além disso, os componentes das águas residuais reais são complexos e mutáveis, e os zeólitos são facilmente afetados por íons coexistentes e valores de pH, resultando em efeitos de adsorção ruins e até danos estruturais. Além disso, a zeólita saturada pode se transformar em uma nova fonte poluidora se não for devidamente descartada.
(1) O método de modificação da superfície afetará as propriedades físicas e químicas do zeólito natural. A modificação composta é uma maneira eficaz de melhorar o desempenho de adsorção de ânions do zeólito natural. Por exemplo, introduzindo materiais mesoporosos para expandir o tamanho dos poros da zeólita e melhorar a eficiência de difusão de ânions na estrutura interna da zeólita. Ao introduzir grupos funcionais com afinidade para os poluentes alvo, os sítios de adsorção das zeólitas podem ser enriquecidos e a seletividade de adsorção pode ser melhorada.
(2) A combinação de zeólita natural com outros processos ou materiais de tratamento de água pode efetivamente melhorar seu potencial de aplicação no tratamento de águas residuais. Os componentes da poluição nas águas residuais reais são complexos e mutáveis, e o uso combinado de vários materiais/processos tornou-se a maneira principal de melhorar o efeito do tratamento de águas residuais. Materiais ou processos combinados contendo zeólitos naturais/modificados têm sido amplamente utilizados no tratamento de águas residuais, esgotos domésticos, rios e lagos, etc. Os zeólitos naturais e suas formas modificadas têm boas perspectivas de aplicação no tratamento prático de águas residuais.
(3) O processo de modificação e regeneração da zeólita pode envolver solventes tóxicos, causando grandes danos ao meio ambiente e à saúde humana. Deve-se buscar um esquema de preparação e regeneração seguro e livre de poluição, ou um método de encapsulamento estável desenvolvido como uma solução prática para o descarte final e seguro de zeólitas.