于思佳 高建平

摘 要：工業(yè)廢水的大量排出，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了不可逆的破壞。作為一種廉價(jià)、高效且易得的天然礦石，X型沸石在廢水處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者在污水處理方面對(duì)X型沸石的性能進(jìn)行了深入的研究。介紹了X型沸石的結(jié)構(gòu)、吸附性能及其在污水處理方面的應(yīng)用，提出了目前研究存在的問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)的研究工作提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：X型沸石；吸附性能；重金屬離子；有機(jī)染料；二氧化碳

基金項(xiàng)目：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工基金（ZD201705）

近年來(lái)，工業(yè)化生產(chǎn)使水污染日益嚴(yán)重。工業(yè)廢水就是其中之一。工業(yè)廢水具有一定的揮發(fā)性，會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味[1]，有害化合物進(jìn)入人體后，長(zhǎng)期積累會(huì)引起各種慢性病[2]，所以，對(duì)污水的綠色處理迫在眉睫。工業(yè)廢水的綠色處理有很多種，其中物理吸附法因易操作且高效等優(yōu)點(diǎn)備受人們關(guān)注。X型分子篩的晶胞組成為Na56[Al56Si136O384]·264H2O[3]，結(jié)構(gòu)為八面硅氧骨架，具有比表面積大、孔徑大小適中、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特性，其分子內(nèi)部存在的骨架負(fù)電荷使其具有較強(qiáng)的吸附性能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于污水處理、催化裂化等方面。本研究將對(duì)改良的X型沸石的特性進(jìn)行綜述，著重對(duì)其吸附性能進(jìn)行介紹，并結(jié)合目前存在的問(wèn)題對(duì)未來(lái)的研究工作進(jìn)行了展望。

1 X型沸石吸附性能

1.1 重金屬離子的吸附

重金屬離子主要來(lái)源于煤礦、冶鐵、涂料等工廠排放的廢水。臧曄等[4-5]以烏海地區(qū)煤矸石為原料，運(yùn)用傳統(tǒng)水熱合成法，在金屬體系中合成LSX型沸石?？疾炝烁鞣N影響沸石合成的因素，找出了一條最佳的合成路線。發(fā)現(xiàn)沸石對(duì)Zn2+、Ni2+為非均相吸附，即同時(shí)存在物理吸附與化學(xué)吸附?？河窦t等[6]研究了X型沸石對(duì)含Cu2+模擬廢水溶液，金屬離子初始濃度、溶液pH對(duì)Cu2+去除效果的影響，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH=6時(shí)，吸附量最大，吸附效果最佳；李豪瑞[7]通過(guò)亞氨基二乙腈（IDAN）合成偕氨肟來(lái)改良X型沸石，改性后的X型沸石用于去除去Ru3+和Cs+。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該反應(yīng)可通過(guò)離子交換作用來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)吸附。

王思陽(yáng)[8]采用堿熔融-水熱法合成X型沸石，實(shí)驗(yàn)的主要方法為控制變量法。研究發(fā)現(xiàn)，X型沸石對(duì)Cu2+、Hg2+的吸附量是煤矸石的4.0倍，由此看來(lái)，改性后的X型沸石化學(xué)吸附性能更強(qiáng)，所以，對(duì)X型沸石的改性研究是重點(diǎn)發(fā)展方向。

張萌萌[9]利用煤矸石制備出形態(tài)完好的NaX型沸石分子篩。將實(shí)驗(yàn)制得的NaX型沸石分子篩用作吸附劑，研究了該沸石分子篩對(duì)Cd2+、Cr3+、Cu2+這3種重金屬離子在不同系統(tǒng)中的吸附效果。發(fā)現(xiàn)當(dāng)堿溶液與煤矸石的配比為1.2∶1.0、pH為4時(shí)，改良的X型沸石對(duì)重金屬的吸附效果最佳，并且隨著溶液濃度的增加，X型沸石對(duì)3種金屬離子的吸附量相應(yīng)增加。同時(shí)，經(jīng)過(guò)不同方法改良的X型沸石分子篩中，有機(jī)改性的煤矸石吸附效果最好。

施平平等[10]利用水熱合成技術(shù)，制備出納米X型沸石，研究了納米X型沸石分子篩對(duì)Ni2+的吸附效果，考察了納米X型沸石分子篩用量、pH、溫度等對(duì)Ni2+的吸附效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)溫度達(dá)到25 ℃、吸附時(shí)間為5 min、pH約為5.0時(shí)，吸附量達(dá)到最大，同時(shí)，發(fā)現(xiàn)該納米級(jí)X型沸石分子篩可以循環(huán)利用。

1.2 有機(jī)染料的吸附

隨著人們審美的提高，服裝的色彩備受關(guān)注，但含染料的廢水由于其色度很高，極難去除，產(chǎn)生了“有機(jī)染料如何處理”這一問(wèn)題。

董衍玲[11]探究了多孔沸石對(duì)染料廢水中的有機(jī)染料羅丹明B、亞甲基藍(lán)和甲基橙的吸附效果。結(jié)果表明，多孔材料的內(nèi)孔易于吸附染料分子，且可通過(guò)煅燒法再次回收利用，其吸附能力不隨之降低。JAMIl T S等[12]以X型沸石為原料研究了其吸附亞甲基藍(lán)的最佳條件，發(fā)現(xiàn)其吸附完全符合Langmuir和Freundlich模型。何杰等[13]發(fā)現(xiàn)天然沸石與活性炭共同使用時(shí)對(duì)致色有機(jī)物有明顯的去除效果，幾乎能將廢水中的染料完全去除。陶紅等[14]以天然礦石為原料合成13X沸石，發(fā)現(xiàn)其吸附速率非?？欤绕涫菍?duì)苯酚。13X沸石對(duì)苯酚的最大吸附量為10 mg，且符合Freundlich吸附等溫式。雖然沸石對(duì)有機(jī)染料有較強(qiáng)的吸附性，但沸石吸附的專一性不高，這一點(diǎn)仍有待提高。

黃佳佳[15]利用粉煤灰，用堿熔融法合成了無(wú)雜晶生成的NaA和NaX型沸石，研究了吸附劑的用量、溶液pH、吸附溫度等因素對(duì)吸附能力的影響，發(fā)現(xiàn)NaX型分子篩的吸附能力最大。

1.3 二氧化碳的吸附

CO2近年來(lái)在化工生產(chǎn)領(lǐng)域的用途越來(lái)越廣，CO2是工業(yè)合成尿素、阿司匹林、備水楊酸及其衍生物和脂肪酸的重要原料。同時(shí)，CO2還是良好的制冷劑[16]，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。作為高效的超臨界萃取劑，其萃取能力比有機(jī)溶劑高出幾十倍甚至上百倍，超臨界CO2萃取已在工業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用，如從酒花中萃取黃腐酸、從咖啡中提取咖啡因、從油料作物中提取油脂等質(zhì)。李鵬飛[17]研究了利用PAS和TSA氣體分離技術(shù)提高X型沸石對(duì)CO2的吸附容量，同時(shí)，考察了X型沸石形成過(guò)程中對(duì)黏合劑和焙燒溫度的選擇、溶液的堿處理對(duì)沸石分子篩吸附性能的影響以及粉體X型沸石分子篩改性研究，并制備出了具有高吸附容量的X型沸石分子篩。

2 結(jié)語(yǔ)

改良后的X型沸石具有規(guī)整的八面體籠孔結(jié)構(gòu)和活性較強(qiáng)的酸堿位點(diǎn)，在廢水處理方面表現(xiàn)出不可替代的功能特性。

如何快速實(shí)現(xiàn)反應(yīng)后的固液分離、如何保證吸附的專一性、如何更好地進(jìn)行結(jié)構(gòu)改良來(lái)提高沸石的利用率等問(wèn)題都亟待解決。同時(shí)，在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，要盡量減少三廢的排放，盡可能從源頭上杜絕污染，選擇一條經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、符合環(huán)保要求、易于實(shí)施的工藝路線，真正實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)。

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Research progress of adsorption properties of X zeolite

Yu Sijia， Gao Jianping

（College of Science & Technology， Hebei Agricultural University， Huanghua 061100， China）

Abstract：The large discharge of industrial wastewater has caused irreversible damage to the ecological environment. As a cheap， efficient and readily available natural ore， X zeolite has a broad application prospect in wastewater treatment. In recent years， many scholars at home and abroad have conducted in-depth research on the properties of X zeolite in sewage treatment. The structure， adsorption properties and application in sewage treatment of X zeolite were introduced. The existing problems in current research were put forward， and some suggestions for future research were put forward.

Key words：X zeolite； adsorption properties； heavy metal ions； organic dyes； carbon dioxide