Технология модификации природного цеолита и ее применение в очистке сточных вод

Среди многих технологий очистки воды метод адсорбции стал идеальной технологией очистки сточных вод благодаря своим преимуществам, заключающимся в простоте эксплуатации, низком потреблении энергии, хорошем эффекте удаления и высокой селективности. Разработка недорогих и высокоэффективных адсорбентов является основой методов адсорбции. По сравнению с другими синтетическими высокоэффективными адсорбентами недорогие природные адсорбенты имеют более высокие экономические преимущества и ценность для защиты окружающей среды.

Обильные поры и каналы в природных цеолитах и отрицательный заряд на поверхности делают их хорошей адсорбционной способностью для катионов и низкой адсорбционной способностью для анионов. Это сильно ограничивает применение природных цеолитов для удаления анионных загрязнителей в воде. По этой причине было проведено много исследований по модификации природных цеолитов с целью увеличения сродства к анионам. Модификация поверхности является эффективным способом повышения сродства природных цеолитов к анионоактивным загрязнителям.

Различные методы модификации по-разному влияют на физические и химические свойства цеолита, такие как изменение внутренней структуры пор и размера цеолита, а также гидрофильных, гидрофобных и поверхностных функциональных групп. Основной целью физической модификации является удаление некоторых примесей с поверхности цеолита и увеличение удельной поверхности. Целью химической модификации является: (1) удаление примесей и углубление поровых каналов для облегчения процесса поступления и переноса целевых веществ, (2) введение новых функциональных групп для изменения поверхностных свойств цеолита, таких как гидрофобность, тем самым обеспечивая Новые сайты связывания целевых загрязнителей.

Композитная модификация может достичь цели синергетической модификации путем объединения нескольких методов модификации. Чтобы лучше сбалансировать стоимость подготовки и эффект удаления, лучше улучшить адсорбционную способность природного цеолита по отношению к анионным загрязнителям в воде посредством модификации соединения.

Есть еще много проблем в практической очистке сточных вод цеолитами. Например, размер пор природных цеолитов обычно относится к категории микропор, которые меньше радиуса анионов, что будет препятствовать их миграции и диффузии внутри цеолита, что не способствует процессу адсорбции. Кроме того, компоненты в реальных сточных водах сложны и изменчивы, а цеолиты легко поддаются воздействию сосуществующих ионов и значений pH, что приводит к плохим адсорбционным эффектам и даже структурным повреждениям. Кроме того, насыщенный цеолит может превратиться в новый источник загрязнения, если его не утилизировать должным образом.

(1) Метод модификации поверхности повлияет на физические и химические свойства природного цеолита. Композитная модификация является эффективным способом улучшения характеристик адсорбции анионов природного цеолита. Например, путем введения мезопористых материалов для расширения размера пор цеолита и повышения эффективности диффузии анионов во внутреннюю структуру цеолита. Путем введения функциональных групп, обладающих сродством к целевым загрязнителям, можно обогатить центры адсорбции цеолитов и повысить селективность адсорбции.

(2) Сочетание природного цеолита с другими процессами или материалами для очистки воды может эффективно улучшить потенциал его применения при фактической очистке сточных вод. Компоненты загрязнения в реальных сточных водах сложны и изменчивы, и комбинированное использование нескольких материалов / процессов стало основным способом улучшения эффекта фактической очистки сточных вод. Материалы или комбинированные процессы, содержащие природные/модифицированные цеолиты, нашли широкое применение при очистке сточных вод, хозяйственно-бытовых стоков, рек и озер и т. д. Природные цеолиты и их модифицированные формы имеют хорошие перспективы применения в практической очистке сточных вод.

(3) Процесс модификации и регенерации цеолита может включать токсичные растворители, наносящие большой вред окружающей среде и здоровью человека. Следует искать безопасную, не загрязняющую окружающую среду схему подготовки и регенерации или разработать стабильный метод инкапсуляции в качестве практического решения для окончательного и безопасного удаления цеолитов.