在眾多的水處理技術中，吸附法因具有操作簡便，能耗低，去除效果好，選擇性高等優(yōu)勢已成為一種理想的廢水處理技術。開發(fā)低成本、高效的吸附劑是吸附法的核心。與其他人工合成的高效吸附劑相比，低成本的天然吸附劑具有更高的經濟效益與環(huán)保價值。
天然沸石中的豐富孔隙和通道以及表面的負電性使其對陽離子具有很好的吸附能力，而對陰離子幾乎沒有吸附能力。這極大地限制了天然沸石在去除水中陰離子污染物的應用。為此，已開展了許多對天然沸石進行改性的研究，以期提高對陰離子的親和力。表面改性是用于提高天然沸石對陰離子污染物親和力的有效方式。
天然沸石的表面改性機理
不同的改性方法會對沸石的物理化學特性產生不同的影響，例如改變沸石內部孔結構和尺寸，還有親疏水性和表面官能團等。物理改性的主要目的是去除沸石表面的一些雜質，增加比表面積。化學改性的目的為：（1）去除雜質和疏通孔通道，以促進目標物的進入和轉移過程，（2）引入新的官能團以改變沸石的表面性質，例如疏水性，從而提供用于去除目標污染物的新結合位點。
復合改性可以通過組合多種改性方式達到協(xié)同改性的目的。為了能夠更好的兼顧制備成本與去除效果間的平衡，采用復合改性的方式提高天然沸石對水中陰離子污染物的吸附能力是一種較好的選擇。
中國礦大(北京)張春暉團隊對天然沸石及其改性形式的吸附性能和機理進行了全面分析和總結。結果表明，改性沸石對陰離子污染物具有良好的吸附能力，主要是由于表面改性豐富了沸石的吸附位點和官能團以及疏通了多孔結構。因此，可以通過調整孔徑或在沸石的內外部結構中引入合適的官能團來進一步提高吸附能力。
但沸石在實際廢水處理中仍然存在諸多挑戰(zhàn)。例如，天然沸石的孔徑通常屬于微孔范疇，微孔孔徑小于陰離子的半徑，這會阻礙它們在沸石內部的遷移和擴散，不利于吸附過程。且實際廢水中的成分復雜多變，沸石易受共存離子和pH值的影響，造成吸附效果欠佳，甚至結構破壞等問題。此外，吸附飽和后的沸石，若不經適當?shù)奶幹?，可能還會轉化為新的污染源。
因此，張春暉團隊提出一些策略來應對存在的挑戰(zhàn)：
?。?）表面改性方法會對天然沸石的理化性質產生影響。復合改性是改善天然沸石對陰離子吸附性能的有效途徑。例如，通過引入介孔材料，以擴大沸石的孔徑，提高陰離子在沸石內部結構中的擴散效率。通過引入對目標污染物具有親和力的官能團，以豐富沸石的吸附位點并提高吸附選擇性。
?。?）將天然沸石與其它水處理工藝或材料結合可有效提高其在實際廢水處理中的應用潛力。實際廢水中的污染成分復雜多變，多種材料/工藝的聯(lián)合使用已成為提高實際廢水處理效果的主流方式。含有天然/改性沸石的材料或組合工藝已被廣泛用于廢水、生活污水、河流和湖泊等處理中。天然沸石及其改性形式在實際廢水處理中具有良好的應用前景。
沸石組合工藝/材料在廢水處理中的應用
?。?）沸石的改性、再生過程可能會涉及到有毒溶劑，對環(huán)境和人體健康造成巨大危害。應尋找一種安全、無污染的制備和再生方案，或開發(fā)一種穩(wěn)定的封裝方法作為最終和安全處理沸石的實用方案。
資料來源：RSC英國皇家化學會
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