Doğal Zeolit Modifikasyon Teknolojisi ve Atıksu Arıtımında Uygulanması
Birçok su arıtma teknolojisi arasında adsorpsiyon yöntemi, basit işletme, düşük enerji tüketimi, iyi giderim etkisi ve yüksek seçicilik avantajları nedeniyle ideal bir atıksu arıtma teknolojisi haline gelmiştir. Düşük maliyetli ve yüksek verimli adsorbanların geliştirilmesi, adsorpsiyon yöntemlerinin çekirdeğini oluşturur. Diğer sentetik yüksek verimli adsorbanlar ile karşılaştırıldığında, düşük maliyetli doğal adsorbanlar daha yüksek ekonomik faydalara ve çevre koruma değerine sahiptir.
Doğal zeolitlerdeki bol gözenek ve kanallar ve yüzeydeki negatif yük, bunların katyonlar için iyi, anyonlar için ise düşük adsorpsiyon kapasitesine sahip olmalarını sağlar. Bu, sudaki anyonik kirleticilerin giderilmesinde doğal zeolitlerin uygulanmasını büyük ölçüde sınırlar. Bu nedenle, doğal zeolitlerin anyonlara olan afinitesini artırmak amacıyla modifikasyonu üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Yüzey modifikasyonu, doğal zeolitlerin anyonik kirleticilere olan ilgisini artırmanın etkili bir yoludur.
Farklı modifikasyon yöntemleri, zeolitin iç gözenek yapısını ve boyutunu ve ayrıca hidrofilik ve hidrofobik ve yüzey fonksiyonel gruplarını değiştirmek gibi zeolitin fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerinde farklı etkilere sahip olacaktır. Fiziksel modifikasyonun temel amacı, zeolitin yüzeyindeki bazı safsızlıkları gidermek ve özgül yüzey alanını arttırmaktır. Kimyasal modifikasyonun amacı: (1) safsızlıkları gidermek ve hedef maddelerin girişini ve transfer sürecini kolaylaştırmak için gözenek kanallarını taramak, (2) hidrofobiklik gibi zeolitin yüzey özelliklerini değiştirmek için yeni fonksiyonel gruplar getirmek, böylece sağlamak Hedef kirleticiler için yeni bağlanma yerleri.
Bileşik modifikasyon, çoklu modifikasyon yöntemlerini birleştirerek sinerjistik modifikasyon amacına ulaşabilir. Hazırlama maliyeti ile uzaklaştırma etkisini daha iyi dengelemek için, doğal zeolitin sudaki anyonik kirleticilere adsorpsiyon kapasitesini bileşik modifikasyonu yoluyla iyileştirmek daha iyi bir seçimdir.
Zeolitlerin pratik atık su arıtımında hala birçok zorluk bulunmaktadır. Örneğin, doğal zeolitlerin gözenek boyutu genellikle, anyonların yarıçapından daha küçük olan ve adsorpsiyon sürecine elverişli olmayan zeolit içindeki göçlerini ve difüzyonlarını engelleyen mikro gözenekler kategorisine aittir. Ayrıca, gerçek atık sudaki bileşenler karmaşık ve değişkendir ve zeolitler bir arada bulunan iyonlardan ve pH değerlerinden kolayca etkilenerek zayıf adsorpsiyon etkilerine ve hatta yapısal hasara neden olur. Ayrıca doymuş zeolit uygun şekilde bertaraf edilmezse yeni bir kirlilik kaynağına dönüşebilir.
(1) Yüzey modifikasyon yöntemi, doğal zeolitin fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkileyecektir. Bileşik modifikasyon, doğal zeolitin anyon adsorpsiyon performansını iyileştirmenin etkili bir yoludur. Örneğin, zeolitin gözenek boyutunu genişletmek ve zeolitin iç yapısındaki anyonların difüzyon etkinliğini iyileştirmek için gözenekli malzemeler ekleyerek. Hedef kirleticiler için afiniteye sahip fonksiyonel grupların tanıtılmasıyla, zeolitlerin adsorpsiyon bölgeleri zenginleştirilebilir ve adsorpsiyon seçiciliği geliştirilebilir.
(2) Doğal zeolitin diğer su arıtma işlemleri veya malzemeleriyle birleştirilmesi, gerçek atık su arıtımında uygulama potansiyelini etkili bir şekilde geliştirebilir. Gerçek atık sudaki kirlilik bileşenleri karmaşık ve değişkendir ve birden çok malzemenin/işlemin birlikte kullanımı, gerçek atık su arıtımının etkisini iyileştirmenin ana yolu haline gelmiştir. Doğal/değiştirilmiş zeolitler içeren malzemeler veya birleşik işlemler, atık su, evsel atık su, nehirler ve göller vb. arıtımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğal zeolitler ve bunların değiştirilmiş biçimleri, pratik atık su arıtımında iyi uygulama beklentilerine sahiptir.
(3) Zeolitin modifikasyon ve rejenerasyon işlemi, çevreye ve insan sağlığına büyük zarar veren toksik çözücüler içerebilir. Zeolitlerin nihai ve güvenli bir şekilde bertaraf edilmesi için güvenli, kirlilik içermeyen bir hazırlama ve yenileme planı aranmalı veya pratik bir çözüm olarak kararlı bir kapsülleme yöntemi geliştirilmelidir.