Công nghệ biến tính Zeolite tự nhiên và ứng dụng trong xử lý nước thải
Trong số nhiều công nghệ xử lý nước, phương pháp hấp phụ đã trở thành một công nghệ xử lý nước thải lý tưởng do ưu điểm vận hành đơn giản, tiêu thụ ít năng lượng, hiệu quả loại bỏ tốt và tính chọn lọc cao. Sự phát triển của các chất hấp phụ chi phí thấp và hiệu quả cao là cốt lõi của các phương pháp hấp phụ. So với các chất hấp phụ tổng hợp hiệu quả cao khác, các chất hấp phụ tự nhiên chi phí thấp có lợi ích kinh tế và giá trị bảo vệ môi trường cao hơn.
Các lỗ và kênh phong phú trong zeolit tự nhiên và điện tích âm trên bề mặt làm cho chúng có khả năng hấp phụ tốt đối với cation và khả năng hấp phụ thấp đối với anion. Điều này hạn chế rất nhiều việc ứng dụng zeolit tự nhiên trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm anion trong nước. Vì lý do này, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về việc biến tính zeolit tự nhiên để tăng ái lực với anion. Biến đổi bề mặt là một cách hiệu quả để tăng ái lực của zeolit tự nhiên đối với các chất ô nhiễm anion.
Các phương pháp biến tính khác nhau sẽ có những tác động khác nhau đến các tính chất vật lý và hóa học của zeolit, chẳng hạn như thay đổi cấu trúc và kích thước lỗ rỗng bên trong của zeolit, cũng như các nhóm chức năng ưa nước và kỵ nước và bề mặt. Mục đích chính của sửa đổi vật lý là loại bỏ một số tạp chất trên bề mặt của zeolit và tăng diện tích bề mặt cụ thể. Mục đích của việc biến đổi hóa học là: (1) loại bỏ tạp chất và nạo vét các lỗ rỗng để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xâm nhập và vận chuyển các chất mục tiêu, (2) đưa vào các nhóm chức năng mới để thay đổi tính chất bề mặt của zeolit, chẳng hạn như tính kỵ nước, do đó cung cấp Các trang web ràng buộc tiểu thuyết cho các chất ô nhiễm mục tiêu.
Sửa đổi tổng hợp có thể đạt được mục đích sửa đổi hiệp đồng bằng cách kết hợp nhiều phương pháp sửa đổi. Để cân bằng tốt hơn giữa chi phí chuẩn bị và hiệu quả loại bỏ, lựa chọn tốt hơn là cải thiện khả năng hấp phụ của zeolit tự nhiên đối với các chất ô nhiễm anion trong nước bằng phương pháp biến đổi hợp chất.
Vẫn còn nhiều thách thức trong xử lý nước thải thực tế của zeolit. Ví dụ, kích thước lỗ rỗng của zeolit tự nhiên thường thuộc loại micropores, nhỏ hơn bán kính của anion, điều này sẽ cản trở sự di chuyển và khuếch tán của chúng bên trong zeolit, không có lợi cho quá trình hấp phụ. Hơn nữa, các thành phần trong nước thải thực tế rất phức tạp và có thể thay đổi, đồng thời zeolit dễ bị ảnh hưởng bởi các ion và giá trị pH cùng tồn tại, dẫn đến hiệu ứng hấp phụ kém và thậm chí phá hủy cấu trúc. Ngoài ra, zeolit bão hòa có thể biến thành nguồn ô nhiễm mới nếu không được xử lý đúng cách.
(1) Phương pháp sửa đổi bề mặt sẽ ảnh hưởng đến các tính chất vật lý và hóa học của zeolit tự nhiên. Biến tính composite là một cách hiệu quả để cải thiện hiệu suất hấp phụ anion của zeolit tự nhiên. Ví dụ, bằng cách đưa vào các vật liệu xốp để mở rộng kích thước lỗ xốp của zeolit và cải thiện hiệu quả khuếch tán của các anion trong cấu trúc bên trong của zeolit. Bằng cách đưa vào các nhóm chức năng có ái lực với các chất ô nhiễm mục tiêu, các vị trí hấp phụ của zeolit có thể được làm giàu và tính chọn lọc của quá trình hấp phụ có thể được cải thiện.
(2) Kết hợp zeolit tự nhiên với các quy trình hoặc vật liệu xử lý nước khác có thể cải thiện hiệu quả tiềm năng ứng dụng của nó trong xử lý nước thải thực tế. Các thành phần ô nhiễm trong nước thải thực tế rất phức tạp và có thể thay đổi, và việc sử dụng kết hợp nhiều vật liệu/quy trình đã trở thành cách chủ đạo để cải thiện hiệu quả xử lý nước thải thực tế. Các vật liệu hoặc quy trình kết hợp có chứa zeolit tự nhiên/biến tính đã được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải, nước thải sinh hoạt, sông hồ… Các zeolit tự nhiên và các dạng biến tính của chúng có triển vọng ứng dụng tốt trong thực tế xử lý nước thải.
(3) Quá trình biến đổi và tái sinh zeolite có thể liên quan đến các dung môi độc hại, gây hại lớn cho môi trường và sức khỏe con người. Nên tìm kiếm một kế hoạch chuẩn bị và tái sinh an toàn, không gây ô nhiễm hoặc một phương pháp đóng gói ổn định được phát triển như một giải pháp thiết thực để xử lý zeolit cuối cùng và an toàn.