เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนซีโอไลต์ธรรมชาติและการประยุกต์ใช้ในการบำบัดน้ำเสีย

ในบรรดาเทคโนโลยีบำบัดน้ำหลายชนิด วิธีการดูดซับได้กลายเป็นเทคโนโลยีบำบัดน้ำเสียในอุดมคติ เนื่องจากข้อดีในการใช้งานที่ง่าย การใช้พลังงานต่ำ ผลการกำจัดที่ดี และการคัดเลือกสูง การพัฒนาตัวดูดซับต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูงเป็นแกนหลักของวิธีการดูดซับ เมื่อเปรียบเทียบกับตัวดูดซับสังเคราะห์ประสิทธิภาพสูงตัวอื่นๆ ตัวดูดซับธรรมชาติที่มีต้นทุนต่ำมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจและคุณค่าในการปกป้องสิ่งแวดล้อมสูงกว่า

รูพรุนและช่องทางมากมายในซีโอไลต์ตามธรรมชาติและประจุลบบนพื้นผิวทำให้มีความสามารถในการดูดซับไอออนบวกได้ดีและมีความสามารถในการดูดซับประจุลบเพียงเล็กน้อย สิ่งนี้จำกัดการใช้ซีโอไลต์ตามธรรมชาติอย่างมากในการกำจัดมลพิษประจุลบในน้ำ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการศึกษามากมายเกี่ยวกับการดัดแปลงซีโอไลต์ธรรมชาติเพื่อเพิ่มความสัมพันธ์ของประจุลบ การปรับเปลี่ยนพื้นผิวเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มความสัมพันธ์ของซีโอไลต์ธรรมชาติสำหรับสารมลพิษที่มีประจุลบ

วิธีการดัดแปลงที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของซีโอไลต์ที่แตกต่างกัน เช่น การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างรูพรุนภายในและขนาดของซีโอไลต์ ตลอดจนหมู่ฟังก์ชันที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำและพื้นผิว วัตถุประสงค์หลักของการดัดแปลงทางกายภาพคือการกำจัดสิ่งเจือปนบางส่วนบนพื้นผิวของซีโอไลต์และเพิ่มพื้นที่ผิวเฉพาะ วัตถุประสงค์ของการดัดแปรทางเคมีคือ (1) เพื่อขจัดสิ่งเจือปนและขุดลอกรูพรุนเพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการเข้าและถ่ายโอนของสารเป้าหมาย (2) เพื่อแนะนำกลุ่มฟังก์ชันใหม่เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของซีโอไลต์ เช่น การไม่ชอบน้ำ ซึ่งจะทำให้ ไซต์ที่เชื่อมโยงใหม่สำหรับมลพิษเป้าหมาย

การดัดแปลงแบบคอมโพสิตสามารถบรรลุวัตถุประสงค์ของการดัดแปลงแบบเสริมฤทธิ์ได้โดยการรวมวิธีการดัดแปลงหลายวิธีเข้าด้วยกัน เพื่อให้ต้นทุนการเตรียมการและผลการกำจัดมีความสมดุลมากขึ้น จึงเป็นทางเลือกที่ดีกว่าในการปรับปรุงความสามารถในการดูดซับของซีโอไลต์ธรรมชาติต่อสารก่อมลพิษประจุลบในน้ำด้วยวิธีการปรับเปลี่ยนสารประกอบ

ยังคงมีความท้าทายมากมายในการบำบัดน้ำเสียจากซีโอไลต์ในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น ขนาดรูพรุนของซีโอไลต์ธรรมชาติมักจะอยู่ในกลุ่มไมโครพอร์ซึ่งมีขนาดเล็กกว่ารัศมีของแอนไอออน ซึ่งจะขัดขวางการเคลื่อนย้ายและการแพร่กระจายภายในซีโอไลต์ ซึ่งไม่เอื้อต่อกระบวนการดูดซับ ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนประกอบในน้ำเสียที่เกิดขึ้นจริงนั้นซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงได้ และซีโอไลต์จะได้รับผลกระทบจากไอออนและค่า pH ที่มีอยู่ร่วมกันได้ง่าย ส่งผลให้ผลการดูดซับไม่ดีและแม้กระทั่งความเสียหายของโครงสร้าง นอกจากนี้ซีโอไลต์อิ่มตัวอาจกลายเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษใหม่ได้หากไม่กำจัดอย่างเหมาะสม

(1) วิธีการปรับปรุงพื้นผิวจะส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของซีโอไลต์ธรรมชาติ การดัดแปลงคอมโพสิตเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดซับประจุลบของซีโอไลต์ธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น โดยการนำวัสดุ mesoporous มาขยายขนาดรูพรุนของซีโอไลต์และปรับปรุงประสิทธิภาพการแพร่กระจายของประจุลบในโครงสร้างภายในของซีโอไลต์ ด้วยการแนะนำหมู่ฟังก์ชันที่มีความเกี่ยวข้องกับสารก่อมลพิษเป้าหมาย ไซต์การดูดซับของซีโอไลต์สามารถเสริมสมรรถนะและความสามารถในการเลือกการดูดซับสามารถปรับปรุงได้

(2) การรวมซีโอไลต์ธรรมชาติเข้ากับกระบวนการหรือวัสดุบำบัดน้ำอื่นๆ สามารถปรับปรุงศักยภาพการประยุกต์ใช้ในการบำบัดน้ำเสียจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนประกอบของมลพิษในน้ำเสียที่เกิดขึ้นจริงนั้นซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงได้ และการใช้วัสดุ/กระบวนการหลายอย่างร่วมกันได้กลายเป็นวิธีกระแสหลักในการปรับปรุงผลของการบำบัดน้ำเสียที่เกิดขึ้นจริง วัสดุหรือกระบวนการผสมที่มีซีโอไลต์จากธรรมชาติ/ดัดแปลงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสีย น้ำเสียในครัวเรือน แม่น้ำและทะเลสาบ ฯลฯ ซีโอไลต์ธรรมชาติและรูปแบบดัดแปลงมีแนวโน้มการใช้งานที่ดีในการบำบัดน้ำเสียในทางปฏิบัติ

(3) กระบวนการดัดแปลงและการสร้างใหม่ของซีโอไลต์อาจเกี่ยวข้องกับตัวทำละลายที่เป็นพิษ ซึ่งก่อให้เกิดอันตรายอย่างใหญ่หลวงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ ควรมีการเตรียมการที่ปลอดภัยปราศจากมลพิษและแผนการสร้างใหม่ หรือวิธีการห่อหุ้มที่เสถียรซึ่งพัฒนาขึ้นเป็นวิธีแก้ปัญหาในทางปฏิบัติสำหรับการกำจัดซีโอไลต์ในขั้นสุดท้ายและปลอดภัย