填料人工濕地的“核心”——沸石

填料人工濕地的“核心”——沸石

人工濕地系統在控制運行過程中，會將污水、污泥有控制地投配到經人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用基質填料、土壤等物質的物理、化學、生物三重協同作用。

作為人工濕地重要構成的基質填料，沸石在人工濕地水質凈化過程中發(fā)揮著不可替代的作用。其為植物和微生物提供生長介質的同時，還能夠通過沉淀、過濾和吸附等作用直接去除污染物。沸石填料的種類、級配等會直接影響沉淀、過濾和吸附效果。在人工濕地污水處理中，氨氮是一類重要的污水去除指標，生態(tài)環(huán)境部出臺的《人工濕地污水處理工程技術規(guī)范（HJ 2005-2010）》中也提出了相應凈化水質要求。

對此，如何選擇填料的類型，是確保人工濕地污染物去除功能和長效穩(wěn)定運行的關鍵。早期人工濕地常采用的填料基質，包括天然土壤、壤質砂土和砂質壤土等，其很難達到理想的重金屬與有機污染物去除效果；另外，在長時間運行后濕地系統易發(fā)生堵塞情況。在此背景下，人們開始深入研究與選擇更優(yōu)的沸石填料，以強化人工濕地對污染物的去除能力。

沸石礦物的天然特性

沸石是在很早就被發(fā)現的礦石，迄今為止它已經應用于很多領域，比如：水產養(yǎng)殖、飼料添加劑、污水處理等。但是我們很多人對它還是不太了解或是了解不多，今天紅花山的小編就為大家講解一下沸石的天然特性，讓大家更深入了解一下吧。

沸石是可以作為礦物質補充劑和凈水器的，水需要與天然礦物混合，可以用來將水帶回其自然狀態(tài)的突出礦物質之一，符合有效、經濟和髙效的自然標準。有關這種獨特礦物質及其在水凈化方面的應用， 通過獨特的陽離子交換能力，從內部和外部的所有水性環(huán)境中去除所有有害毒愫。

1、陽離子交換：沸石粉是世界上維一的負電荷礦物之一，使其能夠具有所謂的陽離子交換能力。蕞突出的特性，使其成為理想的解du劑，當多個帶正電荷的化合物或元素在帶負電荷的主體如沸石上發(fā)生交換，蕞常見的可交換陽離子是鈣，鎂，鉀和鈉，在捕獲和結合對生命有害的元素的同時釋放有益元素的能力使得沸石成為選擇性和智能吸附體內有毒元素的理想礦物質。

2、吸收和吸附：具有開放的骨架分子結構，這意味著它非常多孔，可以吸收55％的自身重量，使其成為虛擬的分子海綿?？紫渡钊氲椒肿訉又?，導致高表面積，這些孔的深度連續(xù)有效吸收，沸石粉具有高內表面積，物理強度和離子交換性能，因其對重金屬，放涉性元素和許多其他有害生命元素的特殊吸收能力。在吸收時不會膨脹，蜂窩狀分子結構高吸收而不損失其結構完整性。

沸石原料的改性與處理方法

從性能看，沸石可以借助陽離子對晶體電場、酸堿性以及孔道的結構實現想要的調整，從而達到對其性質的改變，以及改善沸石吸附離子和交換離子的能力，一般來說，沸石原料的改性技術包括水溶液交換法和固態(tài)離子交換法。

水溶液交換法是蕞常用的離子交換方法。沸石與某金屬的鹽水溶液結合后的離子交換過程如下所示。

A?Z? B?→B Z? A?

其中A 為沸石陽離子，Z-為沸石的骨架，B 則為鹽溶液金屬陽離子。為了實現交換程度的提升，可以進行間歇式的多次交換，交換后需進行過濾及洗滌，之后進行二次交換，鹽溶液中的金屬陽離子經過多次交換后達到所需的要求。離子交換過程中，為了保證陽離子將沸石中的陽離子交換出來，需要保證陽離子和沸石中的陽離子類型相同，同時需要嚴格控制交換溫度、物質的濃度、物質的用量和溶液的pH值等。水溶液交換方法也存在一定的缺陷，在將金屬離子引入到沸石中的同時，交換時間較長，交換工作完成后需要重點處理交換后的鹽溶液，另外溶液中還有一些不穩(wěn)定的離子不能交換到沸石中。

固態(tài)離子交換方法為沸石的改性工業(yè)創(chuàng)造了新的路徑，將沸石和金屬氯化物或金屬氧化物充分混合，之后經過高溫焙燒，通過水蒸氣處理，滿足改性需求。鹽中的陰離子會影響固態(tài)反應，金屬氯化物在反應過程中也會生產易揮發(fā)的物質HCI，可以進一步促進交換反應的進行，固態(tài)離子交換法可以克服溶液離子交換法中的問題，應用前景十分廣闊。

上述改性方法充分應用離子交換性能，主要是應用改性劑中的陽離子交換沸石中的陽離子，保證其轉換為陽離子型的沸石。